Неандертальцы вернули людям тысячи древних генов

Американские исследователи показали, что множество генов, которые появились у евразийских людей современного типа в результате скрещивания с неандертальцами, когда-то присутствовали у ранних Homo sapiens, но были утрачены у общего предка евразийцев, сообщается в Nature Ecology & Evolution. Таким образом, неандертальцы несколько десятков тысяч лет служили генетическим резервуаром для архаичных аллелей ряда генов человека разумного и в какой-то момент вернули их виду, которому те изначально принадлежали. Влияние «истинно неандертальских» и вновь появившихся «сапиентных» аллелей на другие гены отличается.

Хотя в Евразии сейчас живет больше людей, чем в Африке, их генетическое разнообразие ниже. Вероятная причина в том, что Homo sapiens прошли через «бутылочное горлышко» при миграции с одного континента на другой. В Евразию 50000 лет назад пришло примерно 20 процентов от числа людей современного типа, которые на тот момент жили в Африке. В результате многие варианты генов (аллели), характерные для вида в целом, на новый континент не попали и у его жителей не были представлены.

Тем не менее в Евразии, когда туда пришли предки людей современного типа, уже жили другие виды рода Homo — неандертальцы и денисовцы (видовой статус денисовцев, однако, все еще неоднозначен). Их предки покинули Африку 500000 лет назад, до появления человека разумного. Соответственно, неандертальцы и денисовцы, с которыми представители нашего вида скрещивались (и не раз), могли сохранить те аллели, которые не достались евразийским сапиенсам из-за «бутылочного горлышка» — и при контактах с Homo sapiens могли вернуть им часть этих аллелей.

Исследователи из Университета Вандербильта во главе с Джоном Капрой (John A. Capra) анализировали однонуклеотидные полиморфизмы (ОНП) в ДНК современных людей, информация о которой была собрана в рамках проекта «1000 геномов». Генетики смотрели, какие из полиморфизмов характерны только для африканцев, какие — только для евразийцев, сравнивали эти данные с тем, что известно об ОНП неандертальцев. Кроме того, они учитывали данные о проявлении количественных признаков (тех, которые различаются по силе и управляются сразу несколькими генами — например цвет кожи), чтобы понять, как полученные от неандертальцев аллели разного происхождения влияют на экспрессию генов, которые всегда были у евразийцев.

Выяснилось, что варианты генов, полученные евразийскими сапиенсами от Homo neanderthalensis, действительно можно разделить на две группы. В одну логично объединить аллели, которые были у общего предка неандертальцев и людей современного типа, но отсутствовали у евразийцев, так как на континент не попали сапиенсы с такими вариантами генов. Эти аллели вернулись евразийским Homo sapiens в результате реинтрогрессии при гибридизации с неандертальцами. Ко второй группе можно отнести аллели, которых не было у общего предка неандертальцев и людей современного типа, и возникли они непосредственно у Homo neanderthalensis. Такие варианты генов есть у современных жителей Евразии, но отсутствуют у коренного африканского народа йоруба.

В разных популяциях евразийцев количество древних «сапиентных» аллелей, которые вернулись к ним благодаря скрещиванию с неандертальцами, и «истинно неандертальских» аллелей, которые появились по той же причине, неодинаково. И тех и других больше всего у жителей Южной Азии (139270 и 262565 соответственно), аллелей из первой группы меньше всего у европейцев (90121), из второй — у жителей Восточной Азии (194014). Надо понимать, что вариантов одного гена может быть гораздо больше двух и они необязательно все присутствуют у отдельно взятого человека, поэтому числа такие большие.

Анализ количественных признаков и локусов (участков ДНК), где расположены регулирующие их гены, показал, что реинтрогрессии порой восстанавливают активность регуляторных генов у евразийских Homo sapiens и влияют на нее не меньше, чем аллели, которые всегда были у евразийцев. А интрогрессии «чисто неандертальских» аллелей, напротив, мало влияют на функции других генов. Даже если древний «сапиентный» аллель появился у евразийца вместе с каким-то неандертальским вариантом (сцеплен с ним), первый вариант оказывает влияние на работу других участков ДНК, а второй — гораздо реже. Таких случаев влияния реинтрогрессий, независимого от «настоящего неандертальского наследия», насчитали 527.

Сниженная степень влияния «чисто неандертальских» аллелей на экспрессию генов неудивительна. Известно, что в ряде органов, например в семенниках и головном мозге, активность таких аллелей снижена и они в целом подвергаются отрицательному отбору. Вероятно, древние «сапиентные» варианты генов, напротив, снижают негативное давление отбора на сцепленные с ними неандертальские аллели.

Хотя в работе не рассматривали варианты генов, которые наш вид получил от денисовцев, и не сравнивали их активность с активностью других аллелей, уже сейчас можно предположить, что влияние междвидовых гибридизаций в роде Homo на генетику и выживание различных популяций нашего вида сложнее, чем представляется на первый взгляд. В случае с неандертальцами и евразийцами получается, что скрещивание с первыми пошло представителям нашего вида на пользу: оно вернуло некоторые важные аллели, которые были утеряны при выходе из Африки, и таким образом повысило генетическое разнообразие сапиенсов на новом для них континенте.

В начале 2020 года американские ученые предложили улучшенный метод сравнения древних геномов IBDmix и с его помощью показали, что у коренных жителей Африки, как и у сапиенсов с других континентов, есть неандертальские гены. Это значит, что коренные африканцы скрещивались с неандертальцами. Интересно, что в ДНК неандертальцев, которые жили в Европе 39–47 тысяч лет назад, генетического материала сапиенсов не нашли. Вероятно, ДНК нашего вида не так сильно повлияла на генетическое наследие неандертальцев: часть межвидовых гибридов могла быть стерильна, из-за чего некоторые варианты «генетических смесей» не сохранились.

Светлана Ястребова

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
На Оркнейских островах нашли древнюю любительницу морской рыбы

Биоархеологи исследовали останки женщины, жившей около двух тысяч лет назад

Биоархеологи исследовали останки пожилой женщины, жившей около двух тысяч лет назад, которые нашли на Оркнейских островах. Оказалось, что на протяжении всей жизни существенную часть ее рациона составляла морская рыба. Это нетипично для жителей Британских островов железного века. Об этом сообщается в пресс-релизе Йоркского университета.