Ewolucja człowieka: zarośnięty brzeg

Nie było żadnych dowodów, że ta pierwsza, “nieudana” fala migracji pozostawiła jakiekolwiek ślady genetyczne. Do teraz.

W artykule, który właśnie pojawił się w “Nature”, badacze z całego świata badali genom neandertalczyka, który żył w Denisowej Jaskini w górach Ałtaju na Syberii ponad 50 tysięcy lat temu wraz z genami dwóch neandertalczyków z Hiszpanii i Chorwacji i genomem członka tajemniczych denisowian, którzy żyli w tej samej jaskini Denisowej (stąd ich nazwa), chociaż prawdopodobnie nie w tym samym czasie, co neandertalczyk. Patrzyli także na genomy współczesnych Afrykanów, które nie powinny były mieć żadnych śladów kontaktów z neandertalczykami ani denisowianami, ponieważ ich przodkowie nie opuścili Afryki. Patrzyli także na inne współczesne genomy.

To badanie ujawnia, jak skomplikowane były interakcje między tymi różnymi formami ludzkimi. Przede wszystkim pokazuje, że neandertalczyk z Ałtaju odziedziczył geny człowieka, który opuścił Afrykę z pierwszą falą „nieudanej” migracji, dziesiątki tysięcy lat zanim żył neandertalczyk ałtajski. Być może ci pierwsi odważni ludzie nie pozostawili nam żadnych genów bezpośrednio, ale pozostawili geny naszym bliskim kuzynom, neandertalczykom z Syberii. Ciekawe, że nie było żadnych śladów takiego mieszania się z pierwszą falą ludzi ani u hiszpańskich lub chorwackich neandertalczyków, ani u denisowian.

Wreszcie, genom samych denisowian ujawnił, że ci ludzie nie tylko wymieniali geny z drugą falą ludzką podczas swojej podróży przez Azję (o tym już wiedziano), ale także, że kiedyś w dalekiej przeszłości denisowianie nabyli geny z nieznanego źródła, kojarząc się z osobnikiem lub osobnikami, którzy oddzielili się od reszty naszej linii rodowej setki tysięcy lat temu. (To ostatnie odkrycie pomaga wyjaśnić pewne tajemnicze wyniki, które sugerowały, że niektóre współczesne sekwencje DNA afrykańskiego wydają się spokrewnione z sekwencjami denisowian – w rzeczywistości dzielili oni DNA od jednego z naszych krewnych w zamierzchłej przeszłości.)

Tutaj są dwie użyteczne ilustracje z artykułu, które pomagają wyjaśnić tę burzę zdumiewających faktów. Najpierw ilustracja pokazująca wzory ewolucji i wymianę genów między tymi grupami. Czas jest pokazany z góry na dół, z czasem obecnym na dole. Homo sapiens i ich przodkowie są pokazani kolorem jasnoniebieskim, neandertalczycy różowym, a denisowianie czerwonym.

Można zobaczyć, że gałęzie neandertalczyków i denisowian (różowe) blakną, pokazując, że zniknęli (czerwone kropki odpowiadają próbkom badanym w tej pracy). Ukośne kreski u góry pokazują, że ta część wykresu nie jest zgodna ze skalą. Niebieska strzałka prowadząca do denisowian pochodzi z nieznanych form, które dawno temu, ale po szympansach, oddzieliły się od ludzkiej linii rodowej. Czerwona strzałka prowadząca do neandertalczyków ałtajskich pokazuje introgresję z pierwszej fali migracji ludzi, która na tym wykresie zatrzymuje się około 50 tysięcy lat temu, wskazując, że w chwili obecnej nie sądzimy, by ci ludzie pozostawili jakichkolwiek bezpośrednich współczesnych potomków. Dokładny związek tej grupy z współczesnymi Afrykanami nie jest jasny i dlatego autorzy umieścili kółko z lewej strony rysunku.

Genetyka jest czymś zdumiewającym i przez porównanie częstotliwości różnych postaci danego genu (zwanych allelami) genetycy populacji mogą dojść do tego, ilu osobników musiało być zamieszanych w wytworzenie tej zmienności, innymi słowy, jak duża była populacja reprodukcyjna. Ta „efektywna wielkość populacji”, jak się to nazywa, jest znacznie mniejsza niż populacja demograficzna – rzeczywista liczba osobników – ale daje pojęcie o ogólnej liczebności. Tutaj jest to samo drzewo rodowe, ale tym razem ze znacznie dokładniejszą linią czasu i – dla każdej grupy – efektywną wielkością populacji wyliczoną przy pomocy genetyki populacyjnej:

Ta ilustracja pokazuje, że efektywna wielkość populacji neandertalczyków ałtajskich była rzeczywiście mała – być może nie więcej niż tysiąc osobników w porównaniu do 27 tysięcy dla Joruba w Afryce. Góry Ałtaju mogły być trudnym miejscem do życia i dla neandertalczyków ałtajskich, mieszkających w tym regionie razem z denisowianami, których efektywna wielkość populacji wydaje się być większa, życie mogło być trudne. Rodzice ałtajskiego neandertalczyka byli bardzo blisko spokrewnieni, być może byli przyrodnim rodzeństwem. Różnice wielkości populacji ludzi współczesnych i neandertalczyków/denisowian są uderzające. Być może wyjście z Afryki wtedy, kiedy oni to zrobili, nie było najlepszym pomysłem – nie wydaje się by rozkwitali w porównaniu do ludzi, którzy pozostali w Afryce. 

Oto streszczenie obecnej wiedzy w łatwych do strawienia punktach. Wytnijcie to i przypnijcie koło biurka. W przyszłym tygodniu będzie test.

• Ludzie współcześni i neandertalczycy rozeszli się około 550-765 tysięcy lat temu.
• Neandertalczycy i denisowianie rozeszli się 381-473 tysiące lat temu.
• Ludzie współcześni krzyżowali się z neandertalczykami w Azji około 100 tysięcy lat temu podczas naszej pierwszej, nieudanej fali migracji, pozostawiając nasze geny w ich DNA.
• Ludzie współcześni krzyżowali się z neandertalczykami na Bliskim Wschodzie około 50 tysięcy lat temu podczas drugiej, udanej fali migracji. Mamy trochę ich DNA, które zostało powiązane z szeregiem cech.  
• Ludzie współcześni krzyżowali się z denisowianami w Azji środkowej i wschodniej i dostali od nich trochę świetnych genów, włącznie z tym, który umożliwia Tybetańczykom życie na znacznych wysokościach.  
• Denisowianie krzyżowali się z nieznaną formą (nota bene: nie wiemy, jak wyglądali denisowianie poza faktem, że mieli wielkie zęby), być może z reliktami Homo erectus, wytworem bardzo wczesnej migracji Homo z Afryki.

To jest tylko najnowszy odcinek tego, co uważam za najbardziej zdumiewającą część nowoczesnej biologii. 20 lat temu wszystko to byłoby science fiction po prostu dlatego, że dane wydawały się niedostępne. Nawet po tym, jak zespół Svante Pääbo zaczął sekwencjonować geny neandertalczyka, nikt nie mógł wyobrazić sobie późniejszych odkryć. Powiązanie paleogenetyki z archeologią i paleontologią otwiera zdumiewający rozdział w historii naszej wiedzy o nas samych.  

Źródło:  Kuhlwilm M, et al. (2016) Ancient gene flow from early modern humans into Eastern Neanderthals. Nature (in press)

Human evolution: a tangled bank

Why Evolution Is True, 18 lutego 2016

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska