Как появился современный человек
Межвидовое скрещивание с неандертальцами и денисовцами подарило предкам современных людей возможность приспособиться к жизни в суровых условиях ледниковой Европы и Азии гораздо быстрее, чем это обычно происходит в процессе эволюции, заявляют ученые, опубликовавшие статью в журнале Molecular Biology and Evolution.
«Многие наши коллеги, изучавшие феномен скрещивания наших предков и других видов людей, искали следы их ДНК на уровне всего генома.
Мы в свою очередь поняли, что мы мало что знаем о том, как эти события влияли на работу отдельных участков генома.
Используя «денисовский» ген EPAS1 в качестве примера, мы проверили, сможем ли мы найти другие такие полезные гены, унаследованные от древних людей», — заявила Эмилия Уэрта-Санчес (Emilia Huerta-Sanchez) из университета Калифорнии в Мерседе (США).
Речь идет о необычном гене, открытом в 2010 году группой генетиков под руководством Расмуса Нильсена из университета Калифорнии в Беркли в ДНК людей, живущих в Тибете. Как выяснили тогда ученые, ген EPAS1, управляющий реакцией организма на хронический недостаток кислорода, оказался необычно устроен у тибетцев по сравнению со всеми остальными народами мира.
Изначально команда Нильсена считала, что этот ген просто эволюционировал рекордно быстрыми темпами под воздействием суровых природных условий, однако два года назад ученые выяснили, что на самом деле предки тибетцев позаимствовали эту версию EPAS1 у «денисовцев» – загадочной популяции древних людей, живших на Алтае и в Сибири 50-100 тысяч лет назад.
Используя EPAS1 в качестве образца «полезного» обмена генами между нашими предками и «аборигенами» Евразии, Уэрта-Санчес и ее коллеги попытались найти схожие примеры того, как контакты с неандертальцами и денисовцами могли помочь кроманьонцам одержать верх в конкурентной борьбе с ними.
Сравнив ДНК неандертальцев и денисовцев с образцами геномов из базы проекта «1000 Genomes», ученые показали, что все народы мира, кроме жителей Африки, унаследовали множество отдельных генов от древних людей. Больше всего их содержится в ДНК обитателей Южной Азии и, что странно, жителей Перу, которые оказались носителями наибольшего числа типичных «неандертальских» мутаций.
Дальнейшее изучение геномов позволило команде Уэрты-Санчес выделить около десятка генов, напрямую связанных с неандертальцами и денисовцами. Среди них есть участки, связанные с цветом кожи (BNC2) и ее структурой (POU2F3), защитой от ультрафиолета (HYAL2), а также работой мозга (SIPA1L2 и CHMP1A). «Неандертальские» или «денисовские» версии этих генов, по словам ученых, встречаются почти у всех жителей планеты, кроме африканцев.
Еще большее число генов, унаследованных от архаических популяций людей, встречается среди отдельных групп людей.
К примеру, азиаты получили от неандертальцев около десятка генов, связанных с развитием мозга, шизофренией, ростом мускулов и несколькими видами рака, а жители Европы – ряд мутаций в генах, связанных с работой иммунитета, цветом волос, работой жировой прослойки и формой лица.
Все эти вариации генов встречались среди древних людей все чаще, и сегодня они фактически не встречаются среди жителей Африки, что говорит о том, что они были полезны для выживания кроманьонцев, заполучивших их в ходе контактов с неандертальцами.
Эти мутации, как считают ученые, помогли нашим предкам ускорить свою эволюцию, быстро приспособиться к жизни на севере и начать конкурировать с неандертальцами и денисовцами.
Результаты подтверждают исследования, показавшие, что неандертальцы внесли больший вклад в геномы жителей Восточной Азии, чем в геномы европейцев, отмечают ученые.
Жители Восточной Азии унаследовали от неандертальцев набор генов, отвечающих за защиту организма от ультрафиолета и подавление роста раковых опухолей, говорится в статье, опубликованной в журнале Molecular Biology and Evolution.
Неандертальцы и «денисовцы», как и люди, впервые появились в Африке, но ушли в Евразию раньше, чем человек современного типа. Как показали расшифровки геномов неандертальцев и «денисовцев», эти виды скрещивались с людьми современного типа в Евразии и содержание их генов в ДНК современных людей составляет от 1 до 4%.
В частности, современные люди получили от них гены, отвечающие за работу иммунной системы.
Ли Цзинь (Li Jin) из Фуданьского университета в Шанхае (Китай) и его коллеги сравнили геном современного человека с геномами неандертальцев и «денисовцев».
Они обнаружили на третьей хромосоме регион, который содержит 18 генов, унаследованных от неандертальцев. Несколько из них отвечают за реакцию организма на ультрафиолетовое излучение типа B, обмен в нем гиалуроновой кислоты и подавление роста раковых опухолей.
Результаты ученых показали, что этот набор генов закреплялся и дополнялся в геномах жителей Восточной Азии еще до того, как от них отделились коренные американцы 15-20 тысяч лет назад.
В Евразии он встречается в геномах 49% японцев и 66% восточных китайцев, а в Европе и Южной Азии появляется лишь иногда в результате современного смешения с выходцами из Восточной Азии.
Кроме того, участок ДНК, который рассматривали ученые, есть у африканцев, и авторы статьи считают, что он был унаследован жителями Восточной Азии не напрямую от африканских предков, а сначала утерян при исходе из Африки и снова обретен в Евразии при скрещивании с неандертальцами.