Вытеснение неандертальских генов объяснили многочисленностью сапиенсов

Американские ученые пришли к выводу, что на постепенное уменьшение доли ДНК неандертальцев в геноме современных людей повлияла изначальная разница в численностях их популяций. Результаты работы опубликованы в журнале PLOS Genetics.

Неандертальцы разделились с предками людей современного типа более полумиллиона лет назад. Спустя сотни тысяч лет раздельного обитания их популяции встретились вновь около 65–47 тысяч лет назад и спаривались друг с другом. Благодаря этому геном современных людей неафриканского происхождения содержит от 1,5 до 2,1 процента неандертальской ДНК. Некоторые из этих аллелей полезны, но большинство из них в той или иной степени снижают адаптацию сапиенсов и постепенно вытесняются естественным отбором. Механизмы этого явления практически не изучены, хотя существует гипотеза о том, что для неандертальцев эти аллели не были вредоносными, но оказались плохо совместимыми с современными людьми.

Сотрудники Калифорнийского университета в Девисе построили математическую модель, которая статистически описывает частоту неандертальских аллелей в современных геномах как функцию от силы «очищающей» селекции в экзонных участках, уровня рекомбинации, изначальной пропорции заимствованных генов и времени с момента разделения популяций.

Согласно этой модели, вытеснение неандертальской ДНК происходило не в виде сильного отбора против небольшого числа аллелей с выраженным негативным эффектом, а в виде слабого отбора, затрагивающего множество аллелей, которые снижают адаптацию незначительно.

Если бы эти аллели были нейтральны для неандертальцев, их несовместимость с сапиенсами привела бы к быстрому вытеснению сильным отбором, но этого не произошло. В таком случае аллели имели невыраженный негативный эффект и у неандертальцев, и у сапиенсов (это подтверждает и анализ неандертальских геномов). То, почему они сохранялись у первых и постепенно вытеснялись у вторых, лучше всего объясняется большой разницей в численности их популяций.

У сравнительно малочисленных неандертальцев такие аллели эффективно передавались в ряду поколений, поскольку лучших вариантов у них просто не было. Когда умеренно вредоносные аллели попали в гораздо более многочисленную и генетически разнообразную человеческую популяцию, они стали вытесняться естественным отбором, причем в силу большого числа людей и их генетических вариантов этот отбор происходил в течение длительного времени.

«Таким образом, разница в численности популяций, а не гибридные несовместимости сапиенсов и неандертальцев сыграли ключевую роль в оформлении нашего современного совместного генетического наследия», — пишут авторы работы.

Ранее исследователи указывали на то, что само вымирание неандертальцев могло быть связано с их малочисленностью, которая привела к накоплению вредоносных мутаций, что привело к снижению общей приспособленности вида и, как следствие, к проигрышу в эволюционной борьбе с сапиенсами. Впрочем, на этот счет имеются и альтернативные гипотезы. Например, одна из них гласит, что людям помогло умение шить качественную теплую одежду, что значительно расширило географию их присутствия в холодной ледниковой Европе и, соответственно, повысило доступ к пищевым и другим ресурсам. Кроме того, исследования показали, что при сопоставимом объеме мозга обмен веществ в нем, а значит, и продуктивность работы, у неандертальцев был ниже, чем у сапиенсов, что также могло сыграть не в их пользу.

Олег Лищук