Генетики изучают тайны забытой истории неандертальцев (2 фото). Фото неандертальцев
Генетики изучают тайны забытой истории неандертальцев (2 фото)
Неандертальцы. Сколько их было? Археологи и генетики дают разные ответы. Новое исследование должно помочь им прийти к консенсусу и пролить свет на забытую историю этих людей древности. Включая и довольно раннее исчезновение. В 1856 году, за три года до публикации «О происхождении видов» Чарльза Дарвина, группа горняков обнаружила человеческие окаменелости в известняковой пещере в долине Неандер на севере Германии – позже их назовут Neanderthal 1, первым признаком принадлежности к другому архаичному виду человека. С тех пор мы пытались понять как можно больше о наших загадочных предках. Для этого эксперты собирали две основные линии доказательств: сотни костей и каменных инструментов, которые нашли разбросанными от Испании и Англии до Алтайских гор, и совсем недавние данные и выводы, сделанные из статистических моделей.
Однако эти подходы нарисовали поразительно разные картины того, как должны были выглядеть популяции неандертальцев. Археологические данные свидетельствуют о том, что примерно 150 000 отдельных особей охватили Европу и Азию, жили в небольших группах по 15-25 человек, а их общая численность сильно менялась с изменением климата (включая и суровые ледниковые периоды), которое происходило на промежутке в полмиллиона лет – вплоть до вымирания неандертальцев 40 000 лет назад.
Генетическое секвенирование рассказывает другую историю. Часть оценок на основе генов определяют население неандертальцев как какие-то 1000 человек; другие определяют несколько тысяч самое большее. Есть несколько гипотез, которые могли бы объяснить такие результаты: либо население было действительно таким малочисленным, даже на пике, либо оно было больше, но уменьшалось с течением времени. В любом случае неандертальцы всегда находились в упадке; их исчезновение, казалось, было предречено с самого начала.
«То, что два этих типа оценок не совпадают, это проблема, которую еще только предстоит решить», говорит Джон Хокс, палеоантрополог из Университета Висконсин-Мэдисон.
Однако теперь исследователи под руководством Алана Роджерса, антрополога и популяционного генетика в Университете штата Юта, предложили новую генетическую модель, которая может примирить эти различия. Он считает, что неандертальцы были намного многочисленнее, чем показывали предыдущие генетические исследования, и подводит их под очевидные артефакты и окаменелости, говорящие в пользу этого. Он также заполняет эволюционную историю неандертальцев со времен, когда они впервые отделились от наших предков в Африке, и когда начали сталкиваться с современными людьми. Во многих отношениях неандертальцы были намного более успешны как вид – и намного более похожи на нас – чем мы привыкли считать.
Вразрез с консенсусом
В популяционной генетике эффективный размер популяции не является прямым измерением общего числа людей, которые жили в определенное время. Это скорее мера генетического разнообразия. Эксперты просматривают ДНК индивидов на протяжении истории в поисках различий в последовательностях ДНК между двумя копиями его или ее генома. По сути, они оценивают, сколько родственных поколений отделяют материнскую копию гена от отцовской копии. Если популяция небольшая, они ожидают найти общего предка достаточно быстро; если большая, времени уходит больше. «Поразительно, сколько информации можно извлечь из отдельного индивида», говорит Роджерс.
Ученые давно подметили, что у неандертальцев был низкий уровень генетического разнообразия. У современных африканцев порядка 11 из каждых 10 000 нуклеотидов гетерозиготные, то есть различаются между двумя копиями хромосомы. У неафриканцев только 8 на каждые 10 000 демонстрируют такое поведение. Эта цифра падает до 2 на 10 000 у неандертальцев и денисовских людей, которых наука определила только в прошлом десятилетии. «Теория популяционной генетики говорит нам, что это должно означать небольшой размер популяции» у этих архаичных людей, говорит Монтгомери Слаткин, биолог Калифорнийского университета в Беркли, которого результаты Роджерса не убедили. Это значит, что популяция стремилась к числу в 2000-3000 особей.
«Но если во всем мире действительно было всего 1000 неандертальцев», говорит Роджерс, «трудно поверить, что они оставили такие богатые окаменевшие летописи».
И все же именно к генетическим свидетельствам обращаются Роджерс и его коллеги, утверждая, что неандертальцев было больше, десятки тысяч. Работа ученых была опубликована в Трудах Национальной академии наук в прошлом месяце.
Ключ к этому новому результату заключается в предположении исследователей о том, что у неандертальцев был гораздо более разнообразный генофонд, однако он был разделен на небольшие изолированные инбредные группы генетически сходных индивидуумов. Такая фрагментация исказила бы более ранние генетические результаты: прошлые оценки указывали бы на местное население и его региональную историю, упуская большую картину.
Роджерс решил восполнить этот недостаток, адаптировав и распространив модель смешения населения, которую использовали другие исследователи. Вместо анализа генома одного человека, он и его команда сравнили генетические варианты, характерные для современных африканцев, современных евразийцев, неандертальцев и денисовских людей. Ранняя версия этой модели была разработана для оценки того, как сильно скрещены современные люди и неандертальцы. Основной инновацией Роджерса было добавить денисовцев в эту смесь и существенно увеличить список возможных сочетаний и переплетений популяций. И это помогло ему ответить на вопросы, которые выходят далеко за рамки скрещивания, касающиеся размера популяции и других моментов.
Увеличение генетического разнообразия, которое обнаружил Роджерс и его коллеги, соответствует примерно десятикратному увеличению эффективного размера популяции. Хотя нет способа узнать, сколько еще неандертальских индивидов может выпасть из этого числа, оценки по ископаемым данным придется серьезно пересмотреть.
«Исследование предоставляет доказательства в виде ДНК тому, что мы видели в археологических записях», говорит Джошуа Аки, эволюционный биолог из Принстонского университета.
Из Африки — дважды
Работая с генетическими последовательностями и их пересмотренной моделью, ученые получили новые идеи о том, как неандертальцы, денисовцы и современные люди росли, сокращались, разделялись и периодически сливались на протяжении истории. «Мы хотим составить хорошее генеалогическое древо, чтобы иметь возможность рассказать точные истории о том, как связаны эти две группы», говорит Стивен Черчилль, антрополог из Университета Дьюка. «Но ясно, что эти отношения намного сложнее».
Примерно 750 000 лет назад, по словам Роджерса, предшественники неандертальцев и денисовцев оставили предков современных людей в Африке, чтобы перейти на обширную территорию Евразии. Уже только это почти уничтожило их; генетические данные показывают, что популяция проходила через суровые испытания, которые ранее не выявляли исследования. Что бы ни вызвало эту катастрофу, древние люди ее пережили и всего несколько тысяч лет спустя — 744 000 лет назад — они разделились на две отдельные родословные, неандертальцев и денисовцев. Первые затем разделились на региональные группы поменьше, которые и очаровали Роджерса.
Датирование этого раскола между неандертальцами и денисовцами само по себе удивительно, потому что предыдущие исследования ставили его позднее: в исследовании 2016 года, например, раскол определили как событие, произошедшее 450 000 лет назад. Раннее разделение означает, что мы должны найти еще больше окаменелостей, оставшихся от обеих групп. Также придется пересмотреть уже найденные окаменелости. Взять, например, кости головного мозга гоминида, принадлежащего к виду Homo heidelbergensis, который жил в Европе и Азии около 600 000 лет назад. Палеоантропологи не могут согласиться с тем, как он относится к другим группам людей; некоторые полагают, что они были предками как современных людей, так и неандертальцев, другие — что они были недревними видами, которых заменили неандертальцы, бродившими по Европе.
Выводы Роджерса подразумевают, что H. heidelbergensis должен был быть ранним неандертальцем. «Мы поставили настолько раннее время разделения, что европейский гоминид 600 000 лет назад почти наверняка должен быть неандертальцем», говорит он, «хотя бы генетически, даже если он совсем не был похож на неандертальца».
Так или иначе, эта новая реконструкция сложной ранней истории неандертальцев очень напоминает то, что мы узнали о популяциях анатомически современных людей, впервые распространившихся в Европе и Азии. Около 50 000 лет назад евразийцы отделились от африканцев, пережили сложный период, в течение которого их население было очень низким, а затем разломились в региональные популяции по всей Евразии — так называемая внеафриканская теория миграции людей. «Похоже, что то же самое происходило 600 000 или 700 000 лет назад» с неандертальцами и денисовцами, говорит Роджерс. «Была еще одна внеафриканская диаспора, о которой никто ранее не подозревал».
Не так уж плохо, в конце концов
Не секрет, что у неандертальцев было все плохо: ледниковые периоды, которые они пережили, и фрагментация их населения оставила их неспособными поддерживать надежный социальный или технологический рост. «Но одно из заблуждений состоит в том, как мы представляем прогресс, что современные люди лучше, а неандертальцы хуже», говорит Хоукс. «Когда дело доходило до охоты и опору на высокоэнергетические продовольственные ресурсы в маргинальных средах, неандертальцы были непревзойденными. Они решали проблемы, с которыми мы сегодня вообще не сталкиваемся. Как они жили с такой низкой плотностью населения в течение сотен тысяч лет? Этого мы никогда не понимали».
Прежде чем приступать к своему исследованию, Роджерс считал, что неандертальцы были на грани исчезновения, когда современные люди вошли на их территории, что их популяции уже истощались и изобиловали генетическими заболеваниями. Больше он так не считает.
Понимание истинной структуры неандертальского населения может помочь ученым углубиться в динамику этих древних людей и их взаимодействие с нами. Например, интересно, были ли какие-нибудь особенности при скрещивании людей и неандертальцев. Включали ли мы равное количество материнской и отцовской ДНК неандертальцев, или же был сдвиг?
Работа Роджерса и связанные с ней исследования других групп могут быть мощной подсветкой и для современной генетики. Их аналитическая модель может быть применена к собакам и лошадям — да и вообще к любым видам, которые демонстрируют структурированное размножение в своих популяциях, а не случайный поток генов. Гены неандертальцев могли быть связаны с повышенным риском развития депрессии, диабета, сердечных заболеваний и других расстройств, и это тоже предстоит выяснить.
Интересные материалы:
Палеоантропологи предлагают причислить шимпанзе и горилл к человеческому роду Homo (4 фото) Чудовища наяву: вымершие виды, поражающие воображение (10 фото)
nlo-mir.ru
Неужели неандертальцы были каннибалами? (6 фото)
Долгое время считалось, что неандертальцы были простодушными людьми, которые исчезли из-за соперничества с более умным современным человеком. Затем ученые обнаружили, что они заботились о телах своих умерших и даже придерживались ритуалов погребения. Но в настоящее время исследование показывает немного жуткий поворот событий. Кажется, неандертальцы ели своих мертвых.
Жуткая находка
Человеческие кости, обнаруженные в бельгийской пещере, имеют следы воздействия острых предметов. Это наводит на мысль, что плоть пытались отделить из костей. Кроме того, многие кости были сломаны, а это указывает на попытку доступа к питательному мозгу внутри.
Кости четырех взрослых или, возможно, подростков, и одного новорожденного были найдены в пещерах Гойе на юге Бельгии во время археологических раскопок. Найденные на них следы исследователи называют неопровержимыми доказательствами каннибализма.
Доказательства каннибализма
40000-летние кости датируются временем, когда неандертальцы начали вымирать, а Гомо сапиенс превращался в доминирующий вид. Исследование, опубликованное в «Научных докладах», утверждает, что кости имеют отличительные антропогенные модификации, которые обеспечивают четкие доказательства каннибализма.
Эти модификации включают в себя использование острых предметов, чтобы разъединять и удалить плоть, а также удаление костного мозга. Некоторые кости были также использованы для изготовления орудий труда.
Это неопровержимое доказательство того, что здесь работали каннибалы, - говорит бельгийский археолог Кристиан Кассейяс, который также проводит экскурсии в пещеры. Неандертальцы ломали эти кости точно так же, как и те, что принадлежали оленям и лошадям. Они были найдены у входа в пещеру. Конечно же, это делалось для того, чтобы извлечь костный мозг.
Ранее доказательства, которые наводили на мысль о том, что неандертальцам было присуще каннибальское поведение, были найдены в Испании и Франции, но эта гипотеза впервые подтверждена в Северной Европе.
Почему умершие неандертальцы не были погребены
Но почему неандертальцы баловались каннибализмом, остается загадкой. Было ли такое поведение систематическим? Или же только в определенные конкретные моменты? Ведущий автор исследования Хелен Ружье говорит, что пока не знает, как интерпретировать причину этого людоедства. Такая еда могла быть как привычной для неандертальцев, так и символической... Причина остается непонятной.
Интересные материалы:
7 самых жутких динозавров планеты (7 фото) Племя хоббитов, которое существовало на самом деле (5 фото)
nlo-mir.ru
Мы унаследовали от неандертальцев светлую кожу, голубые глаза и тягу к поеданию мяса (3 фото)
– Многие думают, что неандертальцы были прямыми предками кроманьонцев – ветви, от которой произошли современные люди, и это миф номер один, – начал свою лекцию на Фестивале увлекательной науки замдиректора Института проблем передачи информации РАН, профессор факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ, доктор биологических наук Михаил Гельфанд.
Оказывается, на самом деле представители этих двух видов некоторое время жили одновременно. Неандертальцы обитали главным образом на территории Европы.
«Затем туда прибежала из Африки толпа агрессивных кроманьонцев, напала на мирных неандертальцев, гибридизировалась с ними (то есть произошло скрещивание), а сами неандертальцы вскоре вымерли», – полушутя-полусерьезно говорит профессор Гельфанд.
Ученым удалось установить, что «гены агрессии» действительно были отличительной чертой кроманьонцев, распространившихся по миру, как известно, с африканского континента (неандертальцы тоже явились оттуда, только раньше). А вот после секвенирования - полного прочтения генома неандертальцев исследователи восстановили черты и свойства, которые опровергают многие бытующие представления об этих предках человека. В частности, выяснилось, что у неандертальцев:
– была светлая кожа,
– волосы оттенков блонд, светло-русые или рыжие,
– голубые, серые, светло-зеленые глаза,
– гиперлордоз.
«То есть, позвоночник у них был прямым, и они, видимо, могли похвастаться прекрасной осанкой, в то время как мы нередко представляем себе неандертальцев сгорбленными – это грубая ошибка», – уточнил Михаил Гельфанд. Вообще, когда на основании расшифровки ДНК исследователи смоделировали внешность, неандертальские девушки оказались весьма миловидными даже по нынешним понятиям (см. фото).
БЕЗ МЯСА НЕ ВЫЖИТЬ
– После скрещивания кроманьонцев с неандертальцами у первых появились и закрепились некоторые виды генов – в первую очередь, адаптивных, помогающих лучше приспособиться к жизни в новых климатических условиях Европы, – продолжает ученый. – Часть таких генов обнаруживается и у современного человека: установлено, что геном каждого европейца сейчас содержит в среднем около 2% неандертальских аллелей, то есть вариантов генов.
Мы унаследовали у неандертальцев те самые характерные признаки жителей севера и средней полосы: светлую кожу, волосы, глаза, хотя некоторые мутации у нас случились независимо. Кроме того, исследования показали вклад неандертальских генов в формирование иммунитета.
Наконец, совсем недавно ученые установили, что именно неандертальские варианты генов во многом отвечают за липидный обмен – процесс расщепления и усвоения жиров у нас в организме. К такому выводу пришла группа исследователей под руководством нашего соотечественника, эволюционного биолога Филиппа Хайтовича, который сегодня совмещает работу в Шанхайском НИИ (Китай) и руководство лабораторией Сколковского института науки и технологий (Сколтеха).
– У меня есть версия объяснения полученных данных, – поделился Михаил Гельфанд, который был участником этой работы. – В отличие от восточно-азиатских районов, где питаются в основном растительной пищей, европейцы были в первую очередь охотниками и собирателями, ели в основном мясо, как и неандертальцы, которые приспосабливались к такой диете сотни тысяч лет.
Когда из Африки пришли наши предки кроманьонцы, для них аллели, связанные с мясной диетой, оказались адаптивными – обеспечивающими приспособление для лучшего выживания на новой территории. Соответственно, эти неандертальские аллели закрепились в геноме кроманьонцев, живших в Европе (но не азиатов).
КСТАТИ
Сегодня любой человек может выяснить, какой у него процент неандертальских генов. Это определяется по результатам генотипирования – процедуры, когда по ДНК, взятой из слюны, исследователи определяют варианты тех или иных генов, отвечающих за определенные признаки. Так, корреспондент, автор этого материала, по итогам генотипирования получила результат 0,9%.
«Вообще-то, для европейца это маловато (напомним, у жителей европейского континента в среднем обнаруживается около 2% генов неандертальцев), – прокомментировал Михаил Гельфанд. – Но индивидуальный разброс может быть достаточно большим». Как поясняют эксперты, фрагменты неандертальского генома «разбросаны» по всему геному современного человека, и не факт, что при генотипировании будут исследованы именно те участки ДНК, где встроены неандертальские гены.
Интересные материалы:
Загадки синантропа - Пекинского человека (5 фото) В скелете знаменитого австралопитека Люси нашли кость бабуина (2 фото)
