Мужчины-неандертальцы и женщины Homo sapiens повлияли на геном современных людей
Большинство людей, чьи предки жили за пределами Африки, имеют небольшие фрагменты ДНК неандертальцев. Эти участки распределены по разным хромосомам и в среднем составляют около 2% генома. Однако X-хромосома заметно выделяется: в ней почти отсутствуют длинные фрагменты неандертальского происхождения. Новое исследование предлагает объяснение этой особенности, связанное не столько с биологической несовместимостью, сколько с характером древних контактов между двумя группами.
Неандертальцы и древние люди происходили от общего предка, который жил примерно 600 тысяч лет назад. Позднее предки Homo sapiens развивались преимущественно в Африке, а неандертальцы расселились по Европе и Азии. После выхода людей из Африки их пути неоднократно пересекались. Такие контакты сопровождались скрещиванием неандертальцев и Homo sapiens, а последствия древних союзов сохранились в геномах людей до наших дней.
Исследовательская группа из Пенсильванского университета изучила генетические данные трех неандертальцев — Алтайского, Чагырского и Виндийского. Для сопоставления использовались геномы африканских популяций, предки которых, насколько известно, не встречались с неандертальцами. Особое внимание ученые уделили X-хромосоме, поскольку ее наследование у мужчин и женщин происходит по-разному.
Результат оказался неожиданным. В геномах неандертальцев обнаружилось примерно на 62% больше участков современного человеческого происхождения на X-хромосоме, чем на обычных хромосомах. У современных людей картина была противоположной: неандертальская ДНК на X-хромосоме встречалась крайне редко.
Ранее считалось, что подобное распределение могло возникнуть из-за естественного отбора. Предполагалось, что некоторые сочетания генов двух видов снижали плодовитость или ухудшали здоровье потомков, поэтому вредные варианты постепенно исчезали. Но если бы главной причиной была биологическая несовместимость, дефицит чужой ДНК должен был бы наблюдаться у обеих групп примерно в одних и тех же областях генома. Полученные данные этого не подтверждают.
Более убедительной выглядит модель, согласно которой контакты чаще происходили между мужчинами-неандертальцами и женщинами Homo sapiens. Женщина наследует две X-хромосомы, тогда как мужчина получает только одну — от матери. Поэтому дети, рожденные в таких союзах, передавали в последующих поколениях сравнительно меньше неандертальских X-хромосом. Одновременно человеческие X-хромосомы могли легче распространяться внутри неандертальских популяций.
Компьютерное моделирование показало, что одного различия в характере брачных союзов достаточно, чтобы воспроизвести наблюдаемую картину. Другие гипотезы, например миграция мужчин или женщин между регионами, требуют гораздо большего числа допущений и предполагают неоднократные изменения маршрутов расселения.
Подробный разбор того, как мужчины-неандертальцы и женщины Homo sapiens повлияли на современную ДНК, показывает: генетические следы древних контактов могли зависеть не только от отбора, но и от социальных правил, мобильности групп и предпочтений при выборе партнеров.
При этом ученые не утверждают, что все эпизоды смешения происходили одинаково. Ранние исследования Y-хромосом неандертальцев свидетельствуют о генетическом обмене в обоих направлениях. Новая работа говорит лишь о том, что вклад разных полов, вероятно, был неравномерным. Не исключено, что одни группы неандертальцев чаще вступали в контакты с пришлыми людьми, чем другие.
На распределение наследственного материала могли влиять и демографические обстоятельства. Небольшие изолированные сообщества особенно чувствительны к случайным изменениям частот генов: если в группе появлялось мало детей от смешанных союзов, их вклад мог быстро исчезнуть или, наоборот, стать заметным. Поэтому генетическая картина отражает не только биологию, но и численность популяций, перемещения и случайные события.
Вопрос о характере самих контактов остается открытым. Современные генетические данные позволяют выявлять направление и приблизительный масштаб обмена генами, однако они не могут надежно описать социальные обстоятельства отдельных встреч. Поэтому любые предположения о принуждении, добровольном выборе или статусе партнеров требуют особой осторожности и не должны превращаться в уверенные исторические выводы.
Исследование также уточняет, что подразумевает генетика неандертальцев и человека. Речь идет не о двух полностью изолированных видах, а о близких человеческих популяциях, которые после длительного разделения снова встретились и оставили потомство. Именно поэтому ДНК неандертальцев у современных людей распределена неравномерно: одни фрагменты сохранились, другие были утрачены под действием отбора, демографии и особенностей наследования.
Таким образом, происхождение современного человека и неандертальцы связаны гораздо теснее, чем долгое время считалось. X-хромосома стала своеобразной летописью древних встреч, показывающей, что эволюцию определяли не только климат и естественный отбор, но и поведение самих людей. Дальнейшее изучение геномов неандертальцев позволит проверить, насколько универсальной была модель смешения и какую роль в ней играли пол, миграции и социальные традиции.