Niedawny rodowód ludzi pozostaje złożoną łamigłówką, chociaż nieustannie dokładamy kawałki. Po raz pierwszy naukowcy spojrzeli na chromosomy Y ludzi współczesnych, neandertalczyków i denisowian, dając nam kolejny kawałek tej łamigłówki. Najpierw jednak trochę tła.
Wspólny przodek ludzi (przez co rozumiem ludzi współczesnych), neandertalczyków i denisowian żył między 500 a 800 tysięcy lat temu. Wiemy z niemal całkowitą pewnością, że ten wspólny gatunek przodków żył w Afryce, ale nie jesteśmy pewni, który to był gatunek. Kandydatem jest Homo heidelbergensis, ale nie jest jasne, czy linia czasowa dość dokładnie temu odpowiada. W każdym razie rozejście się prawdopodobnie zaszło, kiedy przodkowie neandertalczyków i denisowian migrowali z Afryki do Europy. Potem oddzielili się od siebie i neandertalczycy pozostali w Europie, podczas gdy denisowianie powędrowali do Azji. To rozejście się zdarzyło się 600 tysięcy lat temu, ale mogło zajść później.
Dlaczego jest tyle niepewności co do dokładnej daty rozejścia się? Są dwie główne przyczyny. Pierwszą jest to, że te rozejścia nie były pojedynczymi wydarzeniami. Populacje wczesnych ludzi były stosunkowo odseparowane od siebie w wystarczającym stopniu, by zaczęły gromadzić się genetyczne różnice. Nadal jednak krzyżowały się, dzieląc się genami przez całą swoją historię. Istnieje osobnik, który jest prawdopodobnie dzieckiem neandertalki i denisowianina sprzed zaledwie 50 tysięcy lat. Ludzie i neandertalczycy krzyżowali się aż do końca. Wszyscy żyjący dzisiaj nie-Afrykańczycy mają 2-3% neandertalskiego DNA.
Drugą przyczyną, dla której trudno ustalić moment podziału, jest to, że istnieją różne metody szacowania, kiedy to się zdarzyło i dają one nieco inne odpowiedzi. Możemy patrzeć na zęby i inne skamieniałe kości, na genomowy DNA, mitochondrialny DNA lub chromosomy X i Y. Możemy także patrzeć na ich kulturę pozostawioną w postaci narzędzi. Możemy zobaczyć, kiedy pewne narzędzia zaczynają pojawiać się w różnych miejscach. Nawiasem mówiąc, kultura może także być podzielana miedzy populacjami, więc ten obraz może być także pomieszany.
W nowym badaniu spojrzano na chromosomy Y trzech neandertalczyków i dwóch denisowian, porównując je do ludzi współczesnych. Poprzednie analizy DNA denisowian robiono tylko na kobietach, więc to jest pierwsze spojrzenie na ich chromosom Y. Naukowcy zastosowali także nową technikę, która pomaga izolować ten DNA od zanieczyszczającego DNA, jak na przykład z bakterii. Ze wszystkiego, co napisałem powyżej i ze spojrzenia na przedstawiony diagram, można oczekiwać, że neandertalczycy i denisowianie będą mieli bardziej podobne do siebie chromosomy Y niż każdy z nich ma do ludzi współczesnych. Naukowcy oczekiwali, że to właśnie zobaczą – ale okazało się, że nie. Zamiast tego odkryli, że ludzie i neandertalczycy mają bardziej podobne do siebie chromosomy Y niż każdy z nich ma do denisowian. Co się tu dzieje?
Niekoniecznie znaczy to, że musimy na nowo wykreślić linie ewolucyjne między tymi trzema grupami. Jest tak ze względu na element krzyżowania, o którym już wiemy z wcześniejszych badań, że zachodziło cały czas między tymi trzema gatunkami. Tym, co się prawdopodobnie zdarzyło, jest to, że w którymś momencie po głównym rozejściu się między neandertalczykami a denisowianami, neandertalczycy nabyli ludzki chromosom Y przez krzyżowanie. To znaczy, że nastąpiło całkowite zastąpienie neandertalskiego chromosomu Y ludzkim chromosomem Y. Jak może to się zdarzyć?
Chromosomy Y są unikatowe, jako że są dziedziczone tylko z ojca na syna. To jest bardziej bezpośrednia linia rodowa niż inny chromosomalny DNA. Jedynym innym dziedzictwem, które jest podobne, jest mitochondrialny DNA, który jest poza jądrem i jest przekazywany tylko z matki na córkę. Jest także przekazywany przez matkę synom, ale mężczyźni nie przekazują dalej swoich mitochondriów, więc jest to zawsze ślepy zaułek (z rzadkimi wyjątkami, w które nie warto wchodzić). Tak więc, chromosomy Y i mitochondrialny DNA dostarczają genetykom wzorów liniowego dziedziczenia, które są cenne w śledzeniu przodków grup. Ten liniowy wzór jednak dostarcza także okazji, by kilka linii przeważyło, lub nawet jedna linia przetrwała czasy bardzo niskich poziomów populacji (na przykład, tak zwana mitochondrialna Ewa).
Zdaniem autorów to właśnie zdarzyło się w tym wypadku. W czasie niskiej populacji neandertalczyków ludzki chromosom Y, który był w neandertalskiej puli genowej z powodu krzyżowania się z ludźmi, stał się dominujący i ostatecznie stał się jedynym chromosomem Y w neandertalskiej populacji. Mogło to wynikać z nacisków selekcyjnych, a nie z przypadku. Mała populacja neandertalska mogła oznaczać wiele krzyżowania wsobnego i nagromadzenie szkodliwych mutacji. Dlatego nawet rzadkie krzyżowanie z inną grupą jest tak użyteczne dla małych populacji. „Zdrowszy” chromosom Y od człowieka mógł dawać selektywną przewagę nad istniejącym neandertalskim chromosomem Y i zaczął dominować.
To wydarzenie krzyżowania byłoby więc momentem “rozejścia się”, jaki naukowcy widzą w analizie DNA chromosomów Y, co powoduje, że wygląda jakby ludzie i neandertalczycy rozeszli się później niż każda z tych grup rozeszła się z denisowianami. Krótko mówiąc, każdy aspekt tych różnych populacji homininów (ludzi współczesnych, neandertalczyków i denisowian) ma różne linie rodowe z własnymi historiami – ich jądrowy DNA, chromosomy Y, mitochondrialny DNA i kultura narzędzi. Musimy badać każdą z nich oddzielnie, rozumiejąc, że niekoniecznie zgadzają się ze sobą. A przez cały czas następuje przekraczanie rozdzielających granic, co jeszcze bardziej komplikuje to wszystko.
Powoli jednak wyłania się coraz bardziej szczegółowy obraz. Prawdopodobnie nigdy nie dojdziemy do pełnej rozdzielczości z powodu ograniczeń dowodów kopalnych, ale znacznie wyraźniejszy obraz jeszcze czeka na odkrycie.
Y Chromosomes of Humans, Neanderthals, and Denisovans
NeuroLogica Blog, 28 września 2020
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
