Przedstawiono podstawowe sformułowanie naszej nowej metody wnioskowania. Zdjęcie przedstawia panel klifu, przedstawiający populację przodków człowieka łączącą się, aby przetrwać nieznane niebezpieczeństwo w ciemności podczas starożytnego, ekstremalnego wąskiego gardła. Źródło: Szanghajski Instytut Żywienia i Zdrowia, CAS
Nowy sposób wnioskowania o wielkości populacji w starożytności ujawnił poważne wąskie gardło w populacji ludzkiej, które prawie wyeliminowało szansę istnienia ludzkości, jaką znamy dzisiaj.
Dzięki zespołowi można teraz wyjaśnić niewyjaśnioną lukę w zapisie kopalnym Afryki i Eurazji Naukowcy z Chin, Włoch i Stanów Zjednoczonych. Korzystając z nowej metody o nazwie FitCoal (szybka koalescencja mikroczasowa), badaczom udało się dokładnie określić wnioski demograficzne, korzystając z sekwencji genomu współczesnego człowieka pochodzącego od 3154 osób. Wyniki te sugerują, że pierwsi przodkowie hominidów przeszli przez długą i poważną fazę wąskiego gardła, podczas której około 1280 osobników było w stanie utrzymać populację przez około 117 000 lat. Chociaż badania te rzuciły światło na niektóre aspekty przodków z wczesnego i środkowego plejstocenu, od czasu ujawnienia tych informacji należy odpowiedzieć na wiele pytań.
Metodologia FitCoal
W tym badaniu przeanalizowano dużą liczbę sekwencji genomowych. Jednak „fakt, że FitCoal może wykryć poważne, starożytne wąskie gardło nawet przy niewielkiej liczbie sekwencji, stanowi poważny przełom” – mówi główny autor Yun-Xin Fu, teoretyczny genetyk populacyjny z Centrum Nauki o Zdrowiu Uniwersytetu Teksasu w Houston.
Naukowcy opublikują swoje wyniki w Internecie pod adresem Nauki 31 sierpnia 2023 r. (czasu wschodniego Stanów Zjednoczonych). Wyniki uzyskane przy użyciu FitCoal do obliczenia prawdopodobieństwa obecnych sekwencji genomu wykazały, że pierwsi przodkowie człowieka doświadczyli ogromnej utraty życia, a tym samym utraty różnorodności genetycznej.
Po prawej stronie pokazano lukę w skamielinach afrykańskich hominidów i szacowany okres fuzji chromosomów. Źródło: nauka
Interpretacja luki kopalnej
„Lukę w zapisach kopalnych Afryki i Eurazji można wytłumaczyć historycznie tym wąskim gardłem we wczesnej epoce kamienia. Zbiega się to z proponowanym okresem znacznej utraty dowodów kopalnych” – mówi starszy autor Giorgio Manzi, antropolog z Uniwersytetu Sapienza w Rzym Sugestia dotycząca tego spadku populacji hominidów ma głównie charakter klimatyczny: zlodowacenie w tym czasie doprowadziło do zmian temperatury, poważnej suszy i utraty innych organizmów. KlasyfikowaćPrawdopodobnie służyło jako źródło pożywienia dla przodków człowieka.
Różnorodność genetyczna i ewolucja człowieka
Konsekwencje tego uduszenia są zdumiewające. Szacuje się, że 65,85% obecnej różnorodności genetycznej mogło zostać utracone z powodu tego wąskiego gardła we wczesnym i środkowym plejstocenie, a długi okres kurczących się populacji reprodukcyjnych zagroził ludzkości, jaką znamy dzisiaj. Wydaje się jednak, że to wąskie gardło przyczyniło się do specjacji, w wyniku której dwa chromosomy przodków mogą zbiegać się, tworząc tak zwany chromosom 2 u współczesnych ludzi. Dzięki tym informacjom prawdopodobnie zostanie odkryty ostatni wspólny przodek denisowian, neandertalczyków i współczesnego człowieka (Homo sapiens).
Odkryj nowe pytania
Wszyscy wiemy, że po udzieleniu odpowiedzi na pytanie pojawia się więcej pytań.
„Nowe odkrycie otwiera nowe pole w ewolucji człowieka, ponieważ rodzi wiele pytań, np. gdzie żyły te osobniki, jak przezwyciężyły katastrofalne zmiany klimatyczne i czy dobór naturalny w wąskim gardle przyspieszył ewolucję ludzkiego mózgu” – mówi kierownik autor Yi Hsuan Pan, specjalista ds. genomiki ewolucyjnej i funkcjonalnej na East China Normal University (ECNU).
Teraz, gdy istnieją powody, by sądzić, że konflikt przodków miał miejsce między 930 000 a 813 000 lat temu, badacze mogą kontynuować poszukiwania odpowiedzi na te pytania i odkryć, w jaki sposób ta niewielka populacja przetrwała w trudnych i niebezpiecznych warunkach. Kontrola pożarów w połączeniu ze zmianą klimatu na bardziej odpowiedni dla życia ludzkiego mogła przyczynić się do późniejszego szybkiego wzrostu populacji około 813 000 lat temu.
„Te odkrycia to dopiero początek. Przyszłe cele związane z tą wiedzą mają na celu namalowanie pełniejszego obrazu ewolucji człowieka w okresie przejściowym od wczesnego plejstocenu do środkowego plejstocenu, który z kolei będzie w dalszym ciągu odkrywał tajemnicę pochodzenia i ewolucja wczesnych ludzi.” Teoretyczny genetyk populacyjny i naukowiec z zakresu biologii obliczeniowej w Szanghajskim Instytucie Żywienia i Zdrowia Chińskiej Akademii Nauk (SINH-CAS).
Odniesienie: „Wnioski o genomie poważnego ludzkiego wąskiego gardła podczas przejścia od wczesnego do środkowego plejstocenu” autorstwa Wangji Hu, Ziqian Hao, Pingyuan Du, Fabio Di Vincenzo, Giorgio Manzi, Jialong Cui, Yun-Xin Fu, Yi-Hsuan Pan i Haiping Li, 31 sierpnia 2023, Nauki.
doi: 10.1126/science.abq7487
Badaniami tymi współprowadzili Haipeng Li w SINH-CAS i Yi-Hsuan Pan w ECNU. Ich współpracownicy, Fabio Di Vincenzo z Uniwersytetu we Florencji, Giorgio Manzi z Uniwersytetu Sapienza w Rzymie i Yun-Xin Fu z Centrum Nauk o Zdrowiu Uniwersytetu Teksasu w Houston, wnieśli istotny wkład w wyniki. Pierwszymi autorami artykułu są Wangjie Hu i Ziqian Hao, którzy byli studentami/stażystami w SINH-CAS i ECNU. Obecnie są związani z Icahn School of Medicine na Mount Sinai, Shandong First Medical University i Shandong University Akademia Nauk Medycznychodpowiednio. Pengyuan Du z SINH-CAS i Jialong Cui z ECNU również wnieśli swój wkład w te badania.
More Stories
Jak czarne dziury stały się tak duże i szybkie? Odpowiedź kryje się w ciemności
Według skamieniałości prehistoryczna krowa morska została zjedzona przez krokodyla i rekina
Wystrzelenie rakiety Falcon 9 firmy SpaceX zostało wstrzymane ze względu na zbliżanie się dwóch głównych misji załogowych lotów kosmicznych