Мы привыкли думать, что историю человечества можно прочитать по костям и орудиям. Археологи копают, находят останки, сравнивают их с уже известными образцами и постепенно складывают пазл древа эволюции человека. Но иногда прошлое оставляет следы совсем в другом месте — прямо внутри нас.
Недавняя работа команды специалистов из Калифорнийского университета в Беркли показала, что в геномах живущих сейчас людей спрятаны фрагменты от группы, о которой до сих пор не было никаких материальных свидетельств. Ни костей, ни зубов — ничего. Только генетическая память, которую удалось вытащить на свет новым вычислительным методом.
Как ученые нашли следы неизвестных предков
Неандертальцев и денисовцев удалось изучить благодаря тому, что их останки сохранились в холодных пещерах, а из костей получилось выделить древнюю ДНК. В Африке такой возможности почти нет: из-за теплого климата генетический материал быстро разрушается, поэтому геномов местных архаичных гоминид у ученых до сих пор нет. Соответственно, долгое время оставалось непонятно, смешивались ли предки современных людей с другими древними группами, жившими в Африке.
Отдельные исследования находили в наших геномах необычные участки ДНК, которые могли достаться им от неизвестной древней группы. Однако прежние методы не позволяли точно определить происхождение этих фрагментов и понять, насколько широко они распространены.
Команда Прии Мурджани разработала метод TRACE, который ищет следы древних групп прямо в ДНК современных людей. Он сравнивает историю разных участков генома и выделяет те, которые произошли от очень далекой ветви. Такие фрагменты отличаются от остальной ДНК и указывают на смешение с группой, которая отделилась от наших предков сотни тысяч лет назад. Интересно, что TRACE не нужны образцы ДНК этой исчезнувшей группы или отдельная популяция для сравнения.
Для проверки взяли 503 детально изученных генома из проекта «1000 геномов». В выборку вошли представители британской, ханьской, телугу, йоруба и лухья групп. Сначала метод обнаружил уже известные участки неандертальского и денисовского происхождения. Затем TRACE обнаружил еще одну группу фрагментов, которые не совпадали ни с одним известным архаичным геномом. Они нашлись во всех пяти популяциях. На симуляциях точность превышала 90%, а доля ложных срабатываний оставалась крайне низкой. Дополнительные проверки подтвердили, что эти участки действительно попали в геном в результате смешения разных древних групп.
TRACE не только находит кусочки ДНК, доставшиеся современным людям от древних групп, но и показывает, где именно они «сидят» и как давно эти группы отделились друг от друга. Расчеты показали, что новая группа разошлась с предками современных людей примерно тогда же, когда появились отдельные линии неандертальцев и денисовцев. Найденные фрагменты при этом одинаково близки и к неандертальской, и к денисовской ДНК. Значит, речь идет не об ответвлении одной из этих групп, а о самостоятельной древней линии.
Когда и где произошла встреча, которая оставила след у всех
Эта группа отделилась от предков современных людей около 800 000 лет назад и долго существовала отдельно. Позже представители двух групп встретились и оставили общее потомство. Это произошло еще в Африке — до того, как люди начали расселяться по другим частям света. Поэтому следы этой древней группы есть и у африканцев, и у жителей прочих регионов. Если бы смешение произошло уже после выхода из Африки, у африканских народов таких участков ДНК почти не было бы.
У обитателей Европы и Азии нашли в основном те же участки древней ДНК, что и у народов Западной Африки. При этом у резидентов Западной и Восточной Африки сохранилось больше фрагментов, которых нет у других популяций. Это объясняется тем, что за пределы Африки когда-то вышла лишь небольшая часть людей. Они унесли с собой не все генетическое разнообразие, которое существовало на континенте. Поэтому у жителей Африки сохранилось больше редких вариантов ДНК.
Следы неизвестной древней группы занимают примерно 0,5–1% генома современного человека. Точная доля немного различается у разных популяций. Что интересно, эти фрагменты не сосредоточены в нескольких отдельных местах, а разбросаны по всему геному. Причем они встречаются даже в тех участках хромосом, где неандертальская и денисовская ДНК почти не сохранилась. Раньше ученые считали, что такие области генома плохо совместимы с генетическим материалом других групп людей. Однако следы новой ветви показывают, что это правило действовало не всегда и не для всех древних популяций одинаково.
У разных людей сохранились различные кусочки этой ДНК. Если сложить все найденные участки, они охватывают более 70% изученного генома. Это не значит, что один человек получил 70% своей ДНК от неизвестной группы. Речь о том, что у сотен людей сохранились разные фрагменты, которые вместе позволяют восстановить большую часть ее генетического наследия. В целом около 2% генома современного человека связано с древними группами гоминид, и заметная доля этого «наследства» приходится на ранее неизвестную линию.
Что могли дать людям эти участки ДНК
После смешения с этой древней группой наши предки получили множество новых участков ДНК. За сотни тысяч лет некоторые из них исчезли, а часть сохранилась до наших дней. Особенно интересно, что некоторые из оставшихся фрагментов находятся рядом с генами, связанными с иммунитетом, обменом веществ и развитием речи, в том числе около FOXP2. Пока неизвестно, влияют ли они на работу этих генов.
Возможно, некоторые участки ДНК, полученные от этой древней группы, помогали нашим предкам лучше справляться с местными болезнями или усваивать доступную пищу. Прямых доказательств этому пока нет. Однако авторы отмечают, что болезни и особенности питания сильно влияли на то, какие наследственные признаки сохранялись у людей.
При помощи TRACE удалось обнаружить кое-что еще. У жителей Океании нашли участки ДНК, которые прошли через несколько групп людей. Сначала они принадлежали неизвестной популяции, отделившейся от остальных около 1,8 млн лет назад. Намного позже ее представители смешались с денисовцами. Последние, в свою очередь, передали небольшую часть этой ДНК предкам современных жителей Океании. Поэтому следы той древней группы сохранились до наших дней, хотя напрямую с ныне живущими людьми она, вероятно, не смешивалась.
В итоге исследование меняет само представление о человеческой эволюции. Она была не прямой линией и не простым деревом, а долгой историей встреч между разными группами людей, которые жили рядом, расходились и снова смешивались. Особенно много таких контактов, судя по всему, происходило в Африке, хотя от большинства этих групп не сохранилось костей.
Теперь их следы можно искать не только в ископаемых, но и в наших собственных ДНК. Если объединить найденные у разных людей фрагменты, можно постепенно восстановить генетический портрет исчезнувшей популяции.
Автор: BiktorSergeev
