Nowe odkrycia ujawniają starożytne powiązania między neandertalczykami i neandertalczykami

Międzynarodowy zespół kierowany przez Josha Ackie z Princeton University i Liming Li z Southeastern University donosi, że współcześni ludzie krzyżują się z neandertalczykami od ponad 200 000 lat. Ake i Lee zidentyfikowali pierwszą falę kontaktu około 200-250 tysięcy lat temu, kolejną falę 100-120 tysięcy lat temu, a największą falę około 50-60 tysięcy lat temu. Wykorzystali narzędzie genetyczne o nazwie IBDmix, które wykorzystuje sztuczną inteligencję zamiast grupy referencyjnej żywych ludzi, do analizy 2000 żyjących ludzi, trzech neandertalczyków i jednego denisowiana. Prawa autorskie: Matilda Locke, Uniwersytet Princeton

Genetyk Joshua Ackie twierdzi, że współcześni ludzie i neandertalczycy wchodzili w interakcje przez 200 000 lat.

Nowe badania genetyczne ujawniają powszechne krzyżowanie się i długotrwałe interakcje między neandertalczykami, denisowianami i współczesnymi ludźmi, co sugeruje bardziej zintegrowaną historię niż wcześniej rozumiano i wspiera teorie asymilacji neandertalczyków ze współczesnymi populacjami ludzkimi.

Od czasu odkrycia pierwszych kości neandertalczyka w 1856 roku wzrosło zainteresowanie tymi starożytnymi ludźmi. Czym się od nas różnią? Jak bardzo są do nas podobni? Czy nasi przodkowie się z nimi dogadywali? A może to oni z nimi walczyli? A może je kochali? Niedawne odkrycie grupy zwanej Denisova, grupy podobnej do neandertalczyka, która zamieszkiwała Azję i Azję Południową, postawiło kolejny zestaw pytań.

Teraz międzynarodowy zespół genetyków i ekspertów w dziedzinie sztucznej inteligencji dodaje zupełnie nowe rozdziały do ​​naszej wspólnej historii ludzkości. Naukowcy pod kierunkiem Joshuy Ackie, profesora w Instytucie Genomiki Integracyjnej Lewisa Sieglera na Uniwersytecie Princeton, odkryli historię domieszek i wymiany genetycznej, która sugeruje bardziej intymne powiązanie między tymi wczesnymi grupami ludzkimi, niż wcześniej sądzono.

„Po raz pierwszy genetycy zidentyfikowali wiele fal współczesnego człowieka z neandertalczykami” – powiedział Liming Li, profesor na Wydziale Genetyki Medycznej i Biologii Rozwoju na Uniwersytecie Południowo-Wschodnim w Nanjing w Chinach, który prowadził tę pracę jako pracownik naukowy w laboratorium Aki”.

„Teraz wiemy, że przez zdecydowaną większość historii ludzkości mieliśmy kontakt między współczesnymi ludźmi a neandertalczykami” – powiedział Ake. Homininy, które są naszymi najbardziej bezpośrednimi przodkami, oddzieliły się od drzewa genealogicznego neandertalczyków około 600 000 lat temu, a następnie około 250 000 lat temu rozwinęły nasze nowoczesne cechy fizyczne.

Ciągła interakcja przez tysiące lat

„Od tego czasu aż do zniknięcia neandertalczyków – około 200 000 lat temu – współcześni ludzie wchodzili w interakcje z grupami neandertalczyków” – powiedział.

Wyniki ich pracy ukazują się w bieżącym numerze czasopisma Nauki.

Niegdyś postrzegani jako powolni i głupi, neandertalczycy są obecnie postrzegani jako wykwalifikowani myśliwi i wytwórcy narzędzi, którzy leczyli obrażenia innych ludzi za pomocą wyrafinowanych technik i byli dobrze przystosowani do przetrwania w zimnej europejskiej pogodzie.

(Uwaga: wszystkie te grupy homininów to ludzie, ale aby uniknąć określeń „neandertalczycy”, „denisowa” i „wcześniejsze wersje naszego gatunku”, większość archeologów i antropologów używa skrótów „neandertalczycy”, „hominis denisova” i „współczesne ludzie).

Wykorzystując genomy 2000 żyjących ludzi oraz trzech neandertalczyków i jednego Denisovana, Aki i jego zespół zmapowali przepływ genów między grupami homininów na przestrzeni ostatniego ćwierć miliona lat. Naukowcy wykorzystali zaprojektowane przez siebie narzędzie genetyczne Kilka lat Istniał program o nazwie IBDmix, który wykorzystywał techniki uczenia maszynowego do dekodowania genomu. Poprzedni badacze polegali na porównaniu ludzkich genomów z „grupą odniesienia” współczesnych ludzi, o których uważa się, że mają niewiele genów neandertalczyka lub denisowiana lub nie mają ich wcale. DNA.

Zespół Aki wykazał, że nawet te grupy, które żyją tysiące mil na południe od jaskiń neandertalczyków, mają śladowe ilości neandertalskiego DNA, które podróżnicy (lub ich potomkowie) mogli zabrać na południe. Korzystając z IBDmix, zespół Akey zidentyfikował pierwszą falę kontaktu około 200–250 tysięcy lat temu, kolejną falę 100–120 tysięcy lat temu i największą falę około 50–60 tysięcy lat temu.

Przegląd modeli migracji ludności

Kontrastuje to ostro z wcześniejszymi danymi genetycznymi. „Jak dotąd większość danych genetycznych sugeruje, że współczesny człowiek wyewoluował w Afryce 250 000 lat temu, pozostał tam przez kolejne 200 000 lat, a następnie w 1950 r. przeniósł się do Afryki. Następnie „Starożytni ludzie postanowili opuścić Afrykę 50 000 lat temu i rozprzestrzenić się po całym świecie” – powiedział Ake.

„Nasze modele pokazały, że nie było długiego okresu zastoju, ale wkrótce po pojawieniu się współczesnego człowieka rozpoczęliśmy migrację z Afryki i z powrotem do Afryki” – powiedział. „Dla mnie ta historia dotyczy rozproszenia, podczas którego współcześni ludzie przemieszczali się i spotykali znacznie więcej neandertalczyków i denisowian, niż wcześniej sądziliśmy”.

Ta wizja mobilnej ludzkości jest spójna ze starożytnymi badaniami archeologicznymi i antropologicznymi wskazującymi na wymianę kulturową i wymianę narzędzi między grupami homininów.

Główną ideą Lee i Akeya było poszukiwanie współczesnego ludzkiego DNA w genomach neandertalczyka, a nie na odwrót. „Zdecydowana większość prac genetycznych prowadzonych w ciągu ostatniej dekady skupiała się na tym, jak kojarzenie się z neandertalczykami wpłynęło na fenotyp współczesnego człowieka i naszą historię ewolucji, ale te pytania są istotne i interesujące także w drugą stronę” – mówi Aki.

Zdali sobie sprawę, że potomstwo pierwszych fal krzyżowania się neandertalczyków ze współczesnymi ludźmi musiało pozostać u neandertalczyków i dlatego nie pozostawiło śladu wśród żywych ludzi. „Ponieważ możemy teraz włączyć element neandertalski do naszych badań genetycznych, obserwujemy wczesne rozprzestrzenianie się w sposób, którego wcześniej nie byliśmy w stanie zaobserwować” – mówi Aki. Ostatnim elementem układanki było odkrycie, że populacja neandertalczyków była mniejsza, niż wcześniej sądzono.

W modelowaniu genetycznym tradycyjnie stosowano wariancję jako miarę wielkości populacji. Im bardziej zróżnicowane geny, tym większa populacja. Jednak korzystając z IBDmix, zespół Aki wykazał, że znaczna część tej różnorodności fenotypowej pochodzi z sekwencji DNA pobranych od współczesnych ludzi, których populacje były znacznie większe.

W rezultacie faktyczna populacja neandertalczyków zmniejszyła się z około 3400 osobników zdolnych do rozrodu do około 2400 osobników.

Ogólnie rzecz biorąc, nowe odkrycia dają obraz tego, jak neandertalczycy zniknęli z zapisów około 30 000 lat temu.

„Nie lubię mówić «wyginięcie», ponieważ uważam, że neandertalczycy w zasadzie wymarli” – mówi Aki. Jego zdaniem liczba neandertalczyków powoli malała, aż ostatni ocalali włączyli się do współczesnych społeczeństw ludzkich.

Fred Smith, profesor antropologii na Uniwersytecie Stanowym Illinois, jako pierwszy sformułował ten „model asymilacji” w 1989 r. „Nasze wyniki dostarczają solidnych danych genetycznych zgodnych z hipotezą Freda i myślę, że to naprawdę interesujące” – mówi Akey.

„Neandertalczycy byli o krok od wyginięcia i to prawdopodobnie przez bardzo długi czas. Jeśli zmniejszymy ich liczebność o 10–20 procent, jak szacujemy, oznaczałoby to znaczne zmniejszenie i tak już bezbronnej populacji” – stwierdził. .

„Współcześni ludzie byli w zasadzie jak fale rozbijające się o plażę, powoli, ale skutecznie niszcząc plażę. W końcu wyprzedziliśmy demograficznie neandertalczyków i zintegrowaliśmy ich ze współczesną populacją ludzką”.

Odniesienie: „Powtarzający się przepływ genów między neandertalczykami a współczesnymi ludźmi w ciągu ostatnich 200 000 lat” Liming Li, Troy J. Comey, Robert F. Berman i Joshua M. Akey, 12 lipca 2024 r., Nauki.
DOI: 10.1126/science.adi1768

Badanie to było wcześniej wspierane Narodowy Instytut Zdrowia (Nadaj R01GM110068 JMA).