Geny neandertalskie są wszędzie

Badania tych genomów przy pomocy analiz tego rodzaju, jaki omawialiśmy wczoraj, ujawniły zdumiewający fakt, że nasi ludzcy przodkowie krzyżowali się zarówno z neandertalczykami, jak z denisowianami. Wiemy o tym, ponieważ znajdujemy ślady genomów obu tych wymarłych typów u ludzi współczesnych.

Na przykład, okazuje się, że gen, który pomaga Tybetańczykom żyć na dużych wysokościach, uzyskali od denisowian! W 3 miliardach zasad w naszym genomie istnieje tylko 95 różnic genetycznych między ludźmi a neandertalczykami, które dają różnice w aminokwasach (cegiełkach białek).

Ta wymiana genów między ludźmi a neandertalczykami i denisowianami dowodzi, że z biologicznego punktu widzenia wszyscy należeliśmy do tego samego gatunku, niezależnie od różnic, jakie mogły być w naszej budowie (neandertalczycy byli ogólnie bardziej krępej budowy i byli silniejsi – ich szkielety pokazują wiele śladów złamań; nie wiemy niczego o morfologii denisowian poza tym zębem i palcem).

Kontakty z naszymi wymarłymi kuzynami mogły być całkiem rozległe. Wiosną tego roku zanalizowano szkielet człowieka sprzed 40 tysięcy lat, pokazując, że ta osoba – która żyła na terenie obecnej Rumunii – miała tyle neandertalskiego DNA, jakby miała prapradziadka, który był neandertalczykiem…

Do zeszłego tygodnia twierdzono, że wszystkie nowoczesne populacje poza Afryką zawierają DNA ze spotkań ludzi, którzy opuścili Afrykę około 60 tysięcy lat temu, i spotkali neandertalczyków w Europie i na Bliskim Wschodzie. Ci ludzie, którzy migrowali przez Azję ku Dalekiemu Wschodowi, Australii i Oceanii, krzyżowali się także z denisowianami.

Współcześni Afrykanie, twierdzono, nie mają DNA neandertalskiego z tej prostej przyczyny, że ich afrykańscy przodkowie nie opuszczali kontynentu, a więc nie spotkali naszych neandertalskich kuzynów. Intrygująco, istnieją wskazówki, że afrykański DNA może zawierać unikatowe ślady jeszcze jednego, kompletnie nieznanego typu ludzkiego z Afryki. Tych sekwencji DNA nie mają współcześni ludzie poza Afryką.

Sprawa stała się obecnie jeszcze bardziej skomplikowana po publikacji artykułu w zeszłym tygodniu o badaniu DNA człowieka, który żył około 4,5 tysiąca lat temu w regionie, który  dzisiaj jest Etiopią. DNA tego mężczyzny, którego naukowcy nazwali Mota, jest pierwszym starożytnym DNA, jaki wyizolowano w Afryce – większość pozostałości szkieletów z tego kontynentu jest zbyt rozłożona przez bakterie, by była użyteczna. Badacze umyślnie więc szukali szkieletu w suchych, górskich regionach w nadziei, że będzie w wystarczająco dobrym stanie, by nadawał się do analizy.

Niezależnie od technicznej sprawności, jakiej to wymagało (i obietnicy przyszłych badań innych, starszych szkieletów afrykańskich), analiza genomu Moty dostarczyła wielkiej niespodzianki.

Od dawna było wiadomo dzięki danym archeologicznym, że ludzie z Bliskiego Wschodu migrowali do Afryki około 3 tysiące lat temu w fali „powrotu”. Tak więc badacze spodziewali się, że Mota, który poprzedzał tę migrację, nie powinien mieć żadnych powiązań genetycznych z Europą. Okazało się jednak, że jego najbliżsi krewni pochodzili z Sardynii u wybrzeży Włoch. Sugeruje to, że „powrót” z Eurazji Zachodniej do Afryki trwał znacznie dłużej i był rozleglejszy niż podejrzewali archeolodzy.

Kiedy badacze porównali DNA Moty z nowoczesnymi populacjami afrykańskimi, stwierdzili, że sekwencje europejskie, jakie posiadał, są także obecne głęboko na kontynencie, nawet wśród Pigmejów z Kongo. Także genomy afrykańskie, takie jak ludów Joruba i Mtubi, o których sądzono, że uniknęły krzyżowania się z Europejczykami, okazały się posiadać około 6% europejskiego DNA, podobnie jak Mota.

To wskazuje, że istniała znacząca migracja do Afryki ludzi z Europy i Bliskiego Wschodu, i że ich potomstwo – i ich sekwencje DNA – wmieszały się głęboko w kontynent afrykański. Należy zauważyć, że większość tego DNA prawdopodobnie nie kodowała białek (robi to tylko 5% naszego DNA), ale albo były to regulatory DNA, które kontrolują ekspresję genów, albo – co bardziej prawdopodobne – pozostałe 85% naszego genomu, które chyba nie robi nic i jest „śmieciowym DNA”.

Ostatnie odkrycie nadeszło, kiedy badacze spojrzeli na DNA neandertalskie. Mota miał to DNA, tak samo jak ja, ponieważ jego przodkowie krzyżowali się z neandertalczykami dziesiątki tysięcy lat wcześniej.

I okazało się, że niektóre z tych neandertalskich sekwencji można także odkryć obecnie w populacji afrykańskiej. Są bardzo rozcieńczone – około 0,5% - ale są wyraźne. Nie wskazują na to, że neandertalczycy byli w Afryce, ale raczej, że kiedy potomstwo Moty i innych posiadaczy imigranckich genów europejskich szerzyło swój DNA w Afryce, szerzyli także niewielką ilość DNA neandertalskiego.

Te sekwencje widziano zawsze, ale były błędnie interpretowane – ponieważ występowały u neandertalczyków, Europejczyków i Afrykanów, badacze zakładali, że są to sekwencje “przodków”, to jest, ślady naszych bardzo wczesnych wspólnych przodków w Afryce. Teraz wiemy, że przynajmniej niektóre z nich są konsekwencją odległego krzyżowania się z neandertalczykami, zaniesione do Afryki przez ludzi migrujących na ten kontynent.

Jest także możliwe, że pogłoski o dziwnych sekwencjach DNA w populacjach afrykańskich mogą w rzeczywistości wiązać się z krzyżowaniami gdzie indziej na świecie, których konsekwencje migranci zanieśli z powrotem do Afryki, pozostawiając ślady DNA w populacjach dzisiejszych.

To jest doniosły okres w badaniach nad ewolucją człowieka. Niestety, dla mnie jest już zbyt późno, by rozpoczynać na nowo, ale studenci powinni chwycić okazję i tłumnie wejść w tę dziedzinę. Jak powiedział Wordsworth o Rewolucji Francuskiej:

Rozkoszą było żyć w tej chwili świtu
A bycie młodym było zgoła boskie.   

Źródło: Llorente MG et al. (2015) Ancient Ethiopian genome reveals extensive Eurasian admixture throughout the African continent. Science,  in press.

Neanderthal genes are everywhere

Why Evolution Is True, 13 października 2015

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska