Неандертальские гены у нас в крови
Профессор Сванте Паабо (Svante Pääbo) из Института эволюционной антропологии Макса Планка установил, что в генах современных людей содержится от 1 до 4% неандертальских «примесей». Свои результаты Паабо и коллеги опубликовали в последнем выпуске журнала Science. Группа Сванте Паабо — признанные лидеры в этой области; они изучают геном неандертальца уже несколько лет, а недавно им удалось разработать достаточно тонкий метод анализа, чтобы сделать такой вывод.
По мнению исследователей, смешанные браки между людьми и неандертальцами заключались около 45 тысяч лет назад, то есть уже после того, как Homo sapiens и Homo neanderthalensis вышли из Африки и начали мигрировать в другие части света. Этот вывод был сделан на основании сравнения генома неандертальца с геномами 25 современных людей, живущих в разных странах: следов смешения с неандертальцами нет только в ДНК коренных африканцев.
Неандертальцы — самый близкий к людям вид гоминидов. Долгое время их вообще считали предками Homo sapiens, однако позже ученые выяснили, что это все же боковая ветвь в эволюционной истории рода Homo, то есть они, скорее, наши кузены. Неандертальцы появились на Земле около 130 тысяч лет назад, и примерно 100 тысяч лет они делили планету с нашими предками.
Потом, по не ясным до конца причинам, Homo neanderthalensis вымерли. Считается, что они проиграли людям в борьбе за существование, причем если одни специалисты полагают, что Homo sapiens смогли более успешно приспособиться к окружающей среде, то другие уверены, что наши предки активно способствовали вымиранию «братьев по разуму».
Еще один вопрос, который интересует специалистов не меньше, чем причины исчезновения неандертальцев: скрещивались ли они с людьми? Узнать об этом можно по их ДНК: если у Homo sapiens и Homo neanderthalensis были общие дети, потомки которых дожили до наших дней, то в генах таких «гибридов» обязательно обнаружится «примесь» неандертальца.
До недавнего времени проведение таких исследований было невозможным: ученые не располагали надежными методами выделения ДНК из ископаемых останков. ДНК в таких образцах сильно разрушена, и, кроме того, в ней содержится огромное количество посторонних нуклеиновых кислот, оставшихся от бактерий и грибов, размножавшихся в древних костях.
Однако в последние несколько лет технологии работы с древней ДНК стали бурно развиваться: так, исследователи смогли выделить и определить полную геномную последовательность мамонта, а также нескольких вымерших представителей рода Homo (об одном из них, так называемом «Денисове», тоже исследованном Паабо, «Сноб» недавно писал).
Ученые исследовали останки неандертальцев, найденные в Хорватии, России и Испании. Возраст всех костей составлял около 40 тысяч лет. В феврале 2009 года им удалось определить последовательность 60% ДНК неандертальца; это все, чем мы пока что располагаем.
Паабо и его коллеги решили использовать полученную последовательность для выяснения вопроса о смешении неандертальцев и людей. В решении этой задачи ученым помогли добровольцы — представители разных народов (от французов до папуасов Новой Гвинеи) и шимпанзе. Нет, ученые не использовали обезьян ни для каких противоестественных опытов — им нужна была только ДНК нашего ближайшего обезьяньего родственника и теория Дарвина, которая утверждает, что люди, неандертальцы и обезьяны произошли от общего предка.
Все просто. Сначала от общего эволюционного дерева, ведущего к Homo sapiens, около 5 миллионов лет назад отделилась ветвь шимпанзе, потом — от 270 тысяч до 400 тысяч лет назад — ветвь неандертальцев. Для генетиков вся эта ветвистая эволюционная ботаника означает, что если в генах шимпанзе, человека и неандертальца присутствует одна и та же мутация, то, скорее всего, она произошла у их общего предка. В том случае когда человек и шимпанзе несут один ген, а у неандертальца он изменен, генетики заключают, что это изменение (мутация) произошла уже после того, как предок неандертальца разошелся с предком человека разумного.
А как будет выглядеть картина, если неандерталец и человек полюбят друг друга и заведут детей? Правильно: в этом случае в ДНК Homo sapiens будут присутствовать некоторые мутации, которые произошли у неандертальца уже после того, как он выделился в отдельную ветвь. Имея на руках эту информацию, ученые могут из сравнения геномов неандертальцев и людей сделать вывод об их связях. Именно так и был получен результат: 1-4% наших генов — от неандертальцев; примесей нет только у африканских племен, которым исторически удалось «разминуться» с неандертальцами.
Имея на руках расшифровку генов неандертальца, Паабо и его сотрудники провели еще одну работу. Они исследовали гены, которые отличают двух представителей рода Homo друг от друга и представили итоги своих изысканий во второй статье в Science. Ученые нашли 78 мутаций, которые произошли у предков современных людей уже после разделения с неандертальцами.
Никаких радикальных изменений, которые однозначно давали бы людям преимущество над неандертальцами, исследователи не обнаружили, но все равно полученные ими данные весьма интересны. Так, у предков Homo sapiens произошли изменения в гене, контролирующем биение жгутика сперматозоида (здесь открывается широкий простор для теоретизирования о том, какое эволюционное значение имело это изменение), а также в гене, кодирующем белки, которые необходимы для затягивания ран. Надо надеяться, эти результаты — только начало, и ученые смогут найти весь набор тех мутаций, которые в конечном счете определили тип современного человека.