stringtranslate.com

Проект генома неандертальца

Проект «Геном неандертальца» — это попытка группы ученых секвенировать геном неандертальца , основанная в июле 2006 года.

Он был инициирован 454 Life Sciences , биотехнологической компанией, базирующейся в Брэнфорде, штат Коннектикут, США, и координируется Институтом эволюционной антропологии Макса Планка в Германии. В мае 2010 года проект опубликовал свой первоначальный проект генома неандертальца (Vi33.16, Vi33.25, Vi33.26), основанный на анализе четырех миллиардов пар оснований ДНК неандертальца. Исследование определило, что некоторая смесь генов произошла между неандертальцами и анатомически современными людьми , и представило доказательства того, что элементы их генома сохраняются у современных людей за пределами Африки. [1] [2] [3]

В декабре 2013 года впервые был опубликован геном неандертальца с высоким охватом. ДНК была извлечена из фрагмента пальца ноги женщины-неандертальца, которую исследователи окрестили «алтайским неандертальцем». Она была найдена в Денисовой пещере в Алтайских горах Сибири и, по оценкам , ей 50 000 лет. [4] [5]

Выводы

Исследователи восстановили древнюю ДНК неандертальцев, извлекая ДНК из бедренных костей трех 38 000-летних женских неандертальских образцов из пещеры Виндия , Хорватия , и других костей, найденных в Испании, России и Германии. [6] Для секвенирования потребовалось всего около половины грамма образцов костей (или 21 образец по 50–100 мг [1] ), но проект столкнулся со многими трудностями, включая загрязнение образцов бактериями , колонизировавшими тело неандертальца, и людьми, которые работали с костями на месте раскопок и в лаборатории. [7]

Сванте Паабо , директор Департамента генетики Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка и руководитель проекта по изучению генома неандертальца

В феврале 2009 года группа Института Макса Планка во главе со Сванте Паабо объявила, что они завершили первый проект генома неандертальца. [7] Ранний анализ данных, предложенных в «геноме неандертальцев, человеческого вида, находящегося на грани вымирания», не выявил «никаких существенных следов неандертальских генов у современных людей». [8] Новые результаты показали, что некоторые взрослые неандертальцы не переносили лактозу . [9] По вопросу о потенциальном клонировании неандертальца Паабо прокомментировал: «Начиная с ДНК, извлеченной из ископаемого, это было и останется невозможным». [7]

В мае 2010 года проект опубликовал черновик своего отчета о секвенированном геноме неандертальца. Вопреки результатам, полученным при изучении митохондриальной ДНК (мтДНК), они продемонстрировали диапазон генетического вклада в неафриканских современных людей в диапазоне от 1% до 4%. Из своих образцов Homo sapiens в Евразии (французы, китайцы хань и папуасы) авторы заявили, что, вероятно, скрещивание произошло в Леванте до того, как Homo sapiens мигрировал в Европу. [10] Это открытие оспаривается из-за скудности археологических свидетельств, подтверждающих их утверждение. Ископаемые свидетельства не окончательно помещают неандертальцев и современных людей в непосредственной близости в это время и в этом месте. [11] Согласно предварительным последовательностям 2010 года, 99,7% нуклеотидных последовательностей геномов современного человека и неандертальца идентичны, по сравнению с людьми, разделяющими около 98,8% последовательностей с шимпанзе . [12] (В течение некоторого времени исследования, касающиеся общности между шимпанзе и людьми, изменяли общность в 99% до общности всего лишь в 94%, показывая, что генетический разрыв между людьми и шимпанзе был намного больше, чем первоначально считалось, [13] [14] но более поздние знания снова показывают, что разница между людьми, шимпанзе и бонобо составляет всего около 1,0–1,2%. [15] [16] )

Кроме того, в 2010 году открытие и анализ мтДНК гоминина из Денисовой в Сибири показали, что она отличалась от таковой у современных людей на 385 оснований ( нуклеотидов ) в цепи мтДНК из приблизительно 16 500, тогда как разница между современными людьми и неандертальцами составляет около 202 оснований. Напротив, разница между шимпанзе и современными людьми составляет приблизительно 1462 пары оснований мтДНК. Анализ ядерной ДНК образца тогда все еще продолжался и, как ожидалось, прояснит, является ли находка отдельным видом . [17] [18] Несмотря на то, что линия мтДНК гоминина из Денисовой предшествует расхождению современных людей и неандертальцев, теория коалесценции не исключает более позднюю дату расхождения ее ядерной ДНК.

Фрагмент ребра из частичного скелета неандертальского младенца, найденного в пещере Мезмайская в северо-западных предгорьях Кавказских гор, был датирован радиоуглеродным методом в 1999 году и составил 29 195±965  лет до н. э. , и, следовательно, принадлежал к последним из живших неандертальцев. Древняя ДНК , извлеченная для последовательности мтДНК, показала 3,48% расхождения с таковой неандертальца Фельдхофера , примерно в 2500 км к западу в Германии, а в 2011 году филогенетический анализ поместил их в клад, отличный от современных людей, что позволяет предположить, что их типы мтДНК не внесли вклад в современный пул мтДНК человека. [19]

В 2015 году Израиль Гершковиц из Тель-Авивского университета сообщил, что череп, найденный в пещере на севере Израиля, «вероятно, принадлежит женщине, которая жила и умерла в этом регионе около 55 000 лет назад, что впервые помещает современных людей туда», указывая на возможное время и место, когда современные люди впервые скрещивались с неандертальцами. [20]

В 2016 году в ходе проекта было обнаружено, что неандертальцы скрещивались с современными людьми многократно, а с денисовцами неандертальцы скрещивались только один раз, о чем свидетельствует геном современных меланезийцев. [21]

В 2006 году две исследовательские группы, работавшие над одним и тем же образцом неандертальца, опубликовали свои результаты: Ричард Грин и его группа в Nature [22] , а группа Джеймса Нунана в Science [23] . Результаты были восприняты с некоторым скептицизмом, в основном из-за вопроса о возможной примеси неандертальцев в геноме современного человека [24] .

В 2006 году команда Ричарда Грина использовала новую на тот момент технологию секвенирования , разработанную 454 Life Sciences, которая амплифицирует отдельные молекулы для характеристики и получила более четверти миллиона уникальных коротких последовательностей («чтений»). Эта технология обеспечивает случайно расположенные чтения, так что интересующие последовательности — гены, которые различаются у современных людей и неандертальцев — также появляются случайным образом. Однако эта форма прямого секвенирования разрушает исходный образец, поэтому для получения новых чтений необходимо деструктивно секвенировать больше образцов. [25]

Команда Нунана под руководством Эдварда Рубина использовала другую технику, в которой ДНК неандертальца вставляется в бактерии, которые делают несколько копий одного фрагмента. Они продемонстрировали, что геномные последовательности неандертальца могут быть восстановлены с использованием подхода на основе метагеномной библиотеки. Вся ДНК в образце «увековечена» в метагеномных библиотеках. Выбирается фрагмент ДНК, затем размножается в микробах. Полученные последовательности ДНК неандертальца затем могут быть секвенированы или могут быть изучены определенные последовательности. [25]

В целом их результаты оказались удивительно схожими. Одна группа предположила, что есть намек на смешивание геномов человека и неандертальца, в то время как другая не нашла ничего, но обе группы признали, что набор данных недостаточно велик, чтобы дать окончательный ответ. [24]

Публикация Нунана и его команды выявила последовательности ДНК неандертальцев, совпадающие с ДНК шимпанзе, но не с ДНК современного человека, в нескольких местах, что позволило впервые точно рассчитать дату самого последнего общего предка H. sapiens и H. neanderthalensis . Исследовательская группа оценивает, что самый последний общий предок их образцов H. neanderthalensis и их референтной последовательности H. sapiens жил 706 000 лет назад (время расхождения), оценивая разделение предковых популяций человека и неандертальцев в 370 000 лет назад (время разделения).

«Наши анализы показывают, что в среднем полученная нами геномная последовательность неандертальца и референтная последовательность генома человека имеют общего предка, жившего около 706 000 лет назад, и что предковые популяции человека и неандертальцев разделились около 370 000 лет назад, до появления анатомически современных людей».

—  Нунан и др. (2006) [23]

На основании анализа митохондриальной ДНК разделение линий неандертальцев и человека разумного , по оценкам, произошло между 760 000 и 550 000 лет назад ( 95% ДИ ). [26]

Мутации гена FOXP2, связанного с речью, идентичные мутациям у современных людей, были обнаружены в ДНК неандертальцев из образцов Эль-Сидрон 1253 и 1351c [27] , что позволяет предположить, что неандертальцы могли разделять некоторые базовые языковые способности с современными людьми. [9]

Смотрите также

Общий:

Ссылки

  1. ^ ab Green, RE; Krause, J.; Briggs, AW; et al. (май 2010 г.). "Черновик последовательности генома неандертальца" (PDF) . Science . 328 (5979): 710–22. Bibcode :2010Sci...328..710G. doi :10.1126/science.1188021. PMC  5100745 . PMID  20448178.
  2. ^ "Неандерталец в нас" (PDF) (Пресс-релиз). Институт эволюционной антропологии Макса Планка. Архивировано из оригинала (PDF) 2010-05-16 . Получено 2010-05-08 .
  3. ^ "ДНК неандертальца может повышать риск некоторых современных заболеваний человека". Science News . 11 февраля 2016 г. Получено 15 февраля 2016 г.
  4. ^ Циммер, Карл (18 декабря 2013 г.). «Окаменелость пальца ноги содержит полный геном неандертальца». New York Times . Получено 18 декабря 2013 г.
  5. ^ Прюфер, Кей и др. (18 декабря 2013 г.). «Полная последовательность генома неандертальца с Алтайских гор». Nature . 505 (7481): 43–49. Bibcode :2014Natur.505...43P. doi :10.1038/nature12886. PMC 4031459 . PMID  24352235. 
  6. ^ "Ученые расшифровали большую часть генома неандертальца". Deutsche Welle . 13 февраля 2009 г.
  7. ^ abc McGroarty, Patrick (12 февраля 2009 г.). "Команда в Германии составляет карту генома неандертальца". The Associated Press . Архивировано из оригинала 26 сентября 2012 г. Получено 2 апреля 2011 г.
  8. ^ Уэйд, Николас (12 февраля 2009 г.). «Ученые в Германии составляют проект генома неандертальца». The New York Times . Получено 20 мая 2010 г.
  9. ^ ab Inman, Mason (12 февраля 2009 г.). «Опубликован первый черновик генома неандертальца». National Geographic News. Архивировано из оригинала 16 февраля 2009 г.
  10. ^ Грин, RE; Краузе, J.; Бриггс, AW; и др. (7 мая 2010 г.). «Черновик полной последовательности генома неандертальца». Science . 328 (5979): 710–22. Bibcode :2010Sci...328..710G. doi :10.1126/science.1188021. PMC 5100745 . PMID  20448178. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. Уэйд, Николас (6 мая 2010 г.). «Признаки спаривания неандертальцев с людьми». The New York Times .
  12. ^ Than, Ker (6 мая 2010 г.). «Неандертальцы и люди скрещивались – первые надежные доказательства ДНК». National Geographic Society . Архивировано из оригинала 9 мая 2010 г. Получено 9 мая 2010 г.
  13. ^ Коэн, Джон (29 июня 2007 г.). «Относительные различия: миф об 1%» (PDF) . AAAS .
  14. ^ "Люди и шимпанзе: близко, но не настолько близко". Scientific American. 19 декабря 2006 г. Архивировано из оригинала 11 октября 2007 г. Получено 20 декабря 2006 г.
  15. ^ Вонг, Кейт (1 сентября 2014 г.). «Крошечные генетические различия между людьми и другими приматами пронизывают геном». Scientific American . Получено 12 октября 2016 г.
  16. ^ Гиббонс, Энн (13 июня 2012 г.). «Бонобо присоединяются к шимпанзе как ближайшие родственники человека». Science/AAAS .
  17. Браун, Дэвид (25 марта 2010 г.). «ДНК из кости показывает нового предшественника человека и поднимает ряд вопросов». Washington Post .
  18. ^ Krause, J.; Fu, Q.; Good, JM; et al. (апрель 2010 г.). «Полный геном митохондриальной ДНК неизвестного гоминина из южной Сибири». Nature . 464 (7290): 894–97. Bibcode :2010Natur.464..894K. doi : 10.1038/nature08976 . PMC 10152974 . PMID  20336068. 
  19. ^ Овчинников, Игорь В.; Гётерстрём, Андерс; Романова, Галина П.; Харитонов, Виталий М.; Лиден, Керстин; Гудвин, Уильям (30 марта 2000 г.). «Молекулярный анализ ДНК неандертальцев с северного Кавказа». Nature . 404 (6777): 490–93. Bibcode :2000Natur.404..490O. doi :10.1038/35006625. PMID  10761915. S2CID  3101375.
  20. ^ «Обнаружение черепа указывает на место, где люди впервые занялись сексом с неандертальцами». The Guardian . 28 января 2015 г.
  21. ^ Vernot B.; Tucci S.; Kelso J.; et al. (2016). «Раскопки ДНК неандертальцев и денисовцев из геномов меланезийских людей». Science . 352 (6282): 235–39. Bibcode :2016Sci...352..235V. doi :10.1126/science.aad9416. PMC 6743480 . PMID  26989198. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  22. ^ Грин, Ричард Э.; и др. (16 ноября 2006 г.). «Анализ миллиона пар оснований неандертальской ДНК» (PDF) . Nature . 444 (7117): 330–36. Bibcode : 2006Natur.444..330G. doi : 10.1038/nature05336 . PMID  17108958.
  23. ^ ab Noonan, James P.; et al. (17 ноября 2006 г.). "Секвенирование и анализ геномной ДНК неандертальца" (PDF) . Science . 314 (5802): 1113–18. Bibcode :2006Sci...314.1113N. doi :10.1126/science.1131412. PMC 2583069 . PMID  17110569. Архивировано из оригинала (PDF) 17 июля 2011 г. . Получено 9 июля 2008 г. . 
  24. ^ ab Тиммер, Джон (17 ноября 2006 г.). «Добро пожаловать в неандертальскую геномику». ArsTechnica .
  25. ^ ab Yarris, Lynn (15 ноября 2006 г.). «Секвенирование генома неандертальца дает удивительные результаты и открывает новые возможности для будущих исследований». Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли . Архивировано из оригинала 10 марта 2009 г. Получено 16 февраля 2009 г.
  26. ^ Cosimo, Posth; et al. (2017). «Глубоко дивергентный архаичный митохондриальный геном обеспечивает нижнюю временную границу для потока африканских генов в неандертальцев». Nature Communications . 8 : 16046. Bibcode :2017NatCo...816046P. doi :10.1038/ncomms16046. PMC 5500885 . PMID  28675384. 
  27. ^ Krause, J.; Lalueza-Fox, C.; Orlando, L.; et al. (ноябрь 2007 г.). «Выведенный вариант FOXP2 современных людей был общим с неандертальцами». Current Biology . 17 (21): 1908–12. Bibcode :2007CBio...17.1908K. doi :10.1016/j.cub.2007.10.008. hdl : 11858/00-001M-0000-000F-FED3-1 . PMID  17949978. S2CID  9518208.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки