Хто предки африканців

Портал створений за підтримки Федерального агентства з друку та масових комунікацій.

Історія Homo sapiens ховається у наших генах

Нові масштабні генетичні дослідження підтвердили більшу генетичну різноманітність африканців у порівнянні з іншими людьми, але при цьому не знайшли жодних особливих «культурних» мутацій, щодо яких можна було б віднести стрімкий розвиток Homo sapiens.

Місцем народження Homo sapiens – тобто нас із вами як біологічного виду – вважається Африка; саме звідси почалося розселення людей у ​​всьому світі.

Реконструкція зовнішнього вигляду неандертальця. Національний музей природничої історії у Вашингтоні. (Фото: Tim Evanson/Flickr.com.)

Геном сучасних африканців зберігає більшу різноманітність, ніж геноми інших сучасних людських популяцій. (Фото Charles Roffey/Flickr.com.)

Однак розселення зовсім не означає, що людина розумна стрункими рядами вийшла зі своєї африканської колиски, і в єдиному марші поширилася територією Азії, Європи, обох Америк, Австралії. Насправді різні території заселялися в різний час, антропологи і генетики виділяють кілька хвиль міграції, які йшли в різний час у різних напрямках. Зрозуміти, куди й коли йшли люди, навіть зараз, із сучасними науковими методами, залишається дуже й дуже непростим завданням. Дослідники, які займаються подібними питаннями, використовують як давню ДНК, виділену з доісторичних останків, і прочитані геноми сучасних людей.

У результаті нашої історії ми дізнаємося багато несподіваного.Звичайно, тут насамперед згадується історія про гібридизацію людини розумної та людини неандертальської – робіт на цю тему накопичилося безліч, зараз наявність у нас неандертальських генів вже нікого не дивує.

Якщо ж говорити саме про міграції, можна згадати недавню історію про повернення H. sapiens: рік тому в Science була опублікована стаття, в якій говорилося, що людина розумна через тисячоліття повернулася на свою батьківщину, внісши до генома африканців деякі європейські риси; правда, потім, у лютому нинішнього року, авторам статті довелося визнати, що масштаб повернення H. sapiens до Африки переоцінили.

А, наприклад, про Південну Америку нещодавно стало відомо, що люди заселили її внаслідок однієї міграційної хвилі, невдовзі після того, як їхні предки вперше дійшли із Сибіру до Західної півкулі. Щодо Європи, то 2014 року ми писали про статтю Девіда Райха. з Гарвардської медичної школи: він та його колеги дійшли висновку, що сучасне населення Європи походить від трьох стародавніх груп населення, а не від двох, як вважалося раніше. Nature вийшла робота з новими даними про те, як відбувалося "переписування" генетичної карти європейців, які жили в епоху бронзи.

Нещодавно в Nature вийшло одразу три нові статті з результатами нових масштабних генетичних досліджень, які проливають світло на історію нашого виду.

Ключ до генетичної пам'яті – подібності та відмінності у різних місцях ДНК.У них накопичувалися генетичні особливості, які завдяки статевому розмноженню поширювалися серед популяції, але не могли перейти до іншої групи, яка жила далеко за горами та лісами – адже звідти для розмноження ніхто не приходив. Але якщо раптом звідкись у масовому порядку в гості прийдуть переселенці, то і в «господарів», і в «гостей» геномна картина зміниться і ці зміни залишаться як знак міграційної хвилі.

У такому побіжному переказі все виглядає досить просто, проте для того, щоб відновити тимчасову картину генетичних змін, щоб зрозуміти, які з яких міграційній події відповідають, потрібна маса зусиль – потрібно не тільки надзвичайно точно прочитати повну послідовність нуклеотидів у всіх хромосомах, а й порівняти їх за допомогою найскладніших математичних алгоритмів, які визначати подібності та відмінності між різними геномами

У першій із статей, написаній Еске Віллерсльовом (Eske Willerslev) з Копенгагенського університету разом з великою кількістю співавторів, йдеться про корінне населення Австралії та Нової Гвінеї – судячи з розшифрованих геномів 83 австралійських аборигенів і 25 новогвінейських папуасів, предки корінних австралійців і папуасів розійшлися з іншими 000 років тому після виходу з Африки у складі однієї міграційної хвилі.

Інша робота виконана під керівництвом вже згадуваного вище Девіда Райха з Гарварду – в ній описані результати проекту Simons Genome Diversity Project (SGDP), в рамках якого було отримано геномні послідовності 300 осіб із 142 популяцій, що покривають значну частину генетичної та культурної різноманітності людини.

Нарешті, третя стаття розповідає про проект Estonian Biocentre Human Genome Diversity Panel (EGDP) Естонського біоцентру в Тарту, де прочитали 483 геному зі 148 популяцій (з них 379 геномів публікуються та аналізуються вперше). Серед співавторів цих двох робіт є і наші фахівці з Гірничо-Алтайського та Південноуральського університетів, Інституту цитології та генетики та Інституту молекулярної та клітинної біології Сибірського відділення РАН, Державного історичного музею інших російських наукових центрів.

Дослідники отримали величезну кількість даних, і поки що можна говорити про ті результати, що стають очевидними відразу при початковому порівнянні. Надалі з отриманим масивом генетичної інформації доведеться ще працювати і працювати, і можна не сумніватися, що відкриття, як то кажуть, будуть - розшифровку геномів зробили з високою надійністю.

Однак на початковому етапі геномних порівнянь виявилося багато цікавого. Зокрема, виявилося, що у неафриканських популяціях частота накопичення мутацій приблизно в 5 % вище, ніж у африканських – раніше вважалося, що вона стабільна всього людства, але дослідницька група Девіда Райха показала, що це негаразд. Іншими словами, коли наші пращури вийшли з Африки, вони з якихось причин почали змінюватися швидше. Чому так сталося, поки що незрозуміло, можливо, у них змінилася довжина покоління після їх відокремлення від африканських популяцій.

З іншого боку, в обох статтях йдеться про те, що рівень генетичної різноманітності в африканських популяціях вищий у порівнянні з усіма неафриканськими.За словами Ольги Посух, кандидата біологічних наук та старшого наукового співробітника Інституту цитології та генетики, одного із співавторів статті Девіда Райха, такий результат не став несподіванкою, просто зараз більша різноманітність «африканців» отримала ще одне переконливе підтвердження. Пояснити його можна двома механізмами популяційної генетики, які називаються ефектом засновника та ефектом пляшкового шийки.

По-перше, при міграції з Африки вийшла, швидше за все, порівняно невелика група переселенців, які несли у своїх геномах далеко не всі гени, що були у африканських популяцій, і надалі в групах людей, що походять від переселенців, генофонд виявився урізаним за різноманітністю порівняно з африканцями.

З іншого боку, на новому місці на людей чекала маса труднощів, і їх чисельність могла різко знижуватися через хвороби і голод. Масові вимирання несли в небуття безліч варіантів генів, так що надалі в популяції залишалися тільки ті генетичні варіанти, які були у індивідуумів, що вижили - ті, які пройшли через «пляшкове шийка», через скорочення чисельності.

Інший цікавий висновок стосується впливу особливих мутацій на прогрес людства. Існує теорія, за якою високий культурний та когнітивний рівень розвитку сучасних людей обумовлений кількома мутаціями, що виникли у невеликій кількості генів. Група Девіда Райха таких генів поки що не знайшла. Взагалі, дослідники не схильні думати, що стрімкий поведінковий та культурний розвиток людства стався лише через кілька мутацій – швидше, це був цілий комплекс кліматичних, матеріальних та соціальних умов життя.Генетика ж поки що не дає однозначної відповіді, хоч і не виключає того, що якісь такі генетичні події у нас справді колись відбувалися. (Уточнимо, що йдеться про розвиток людей після того, як вигляд Homo sapiens відокремився від людиноподібних предків.)

В обох статтях є інформація про домішки з боку неандертальців та денісівців – двох інших видів Homo, яким вдалося залишити свій слід у геномі сучасної людини. Неандертальський слід у різних популяціях світу становить максимум 3 %, він посилюється у країнах Південно-Східної Азії, тоді як у Африці його майже немає, крім північних регіонів. Денисівська домішка відзначається знову ж таки в Південно-Східній Азії і особливо – на островах Океанії, де вона сягає 5%.

У цілому нині нові дані можуть пролити світло вихід людини з Африки. Щодо цього існують дві різні гіпотези. Перша стверджує, що наші давні предки покинули цей континент миттєво. За другою, була більш рання хвиля, яка проходила півднем території Євразії і до Австралії та Нової Гвінеї. Проблема в тому, що досі не знайдено останків тих, хто міг би бути в ранній міграційній хвилі.

Дослідники, які працювали з Девідом Райхом, не виявили підтвердження «гіпотези двох хвиль» – але в той же час команда Естонського біоцентру знайшла в геномах сучасних папуасів приблизно 2 % загадкових ділянок, які, ймовірно, цілком можуть належати більш раннім мігрантам.

За словами Ольги Посух, «група Райха також не заперечує можливості існування «першої хвилі», вони просто пишуть, що поки не знайшли цьому підтвердження. Такий стан справ, можливо, пов'язаний з іншим набором генетичних даних, які вони мали». Оскільки більшість нових даних перебуває у відкритому доступі, можна сподіватися, що дослідники з усього світу зможуть з їхньою допомогою уточнити і розширити наші знання у тому, куди й навіщо йшли давні Homo.

Автор: Кирило Стасевич