Скрещивание между архаичными и современными людьми произошло в среднем палеолите и раннем верхнем палеолите . Скрещивание произошло в нескольких независимых событиях, которые включали неандертальцев и денисовцев , а также несколько неопознанных гомининов . [2]
В Европе , Азии и Северной Африке скрещивание неандертальцев и денисовцев с современными людьми происходило несколько раз. События интрогрессии в современных людей, как предполагается, произошли около 47 000–65 000 лет назад с неандертальцами и около 44 000–54 000 лет назад с денисовцами.
ДНК неандертальского происхождения была обнаружена в геномах большинства или, возможно, всех современных популяций, заметно различаясь по регионам. Она составляет 1–4% современных геномов для людей за пределами стран Африки к югу от Сахары , хотя оценки различаются, и либо не составляет вообще, либо составляет до 0,3% для тех, кто живет в странах Африки к югу от Сахары. [3] Кушитские и семитоязычные популяции из Африканского Рога (например, эфиопы ), которые получили большую часть своей родословной от западных евразийцев , имеют ~1% ДНК неандертальского происхождения. [4]
ДНК неандертальского происхождения самая высокая у жителей Восточной Азии , средняя у европейцев и самая низкая у жителей Юго-Восточной Азии . [5] Согласно некоторым исследованиям, она также ниже у меланезийцев и полинезийцев по сравнению с жителями Восточной Азии и европейцами. [5] Однако другие исследования обнаруживают более высокую примесь неандертальцев у меланезийцев, а также у коренных американцев , чем у европейцев (хотя и не выше, чем у жителей Восточной Азии). [6]
Денисовское происхождение в значительной степени отсутствует в современных популяциях Африки , Западной Азии и Европы. Самые высокие показатели, безусловно, денисовской примеси были обнаружены в популяциях Океании и некоторых популяциях Юго-Восточной Азии. По оценкам, 4–6% генома современных меланезийцев получено от денисовцев, но самые высокие количества, обнаруженные на данный момент, обнаружены в популяциях негритосов Филиппин . В то время как некоторые популяции негритосов Юго-Восточной Азии несут денисовскую примесь, другие, такие как андаманцы , не имеют ее. Кроме того, низкие следы денисовской примеси были обнаружены в материковой Азии, с повышенной денисовской примесью в популяциях Южной Азии по сравнению с другими материковыми популяциями. [7]
В Африке были обнаружены архаичные аллели , соответствующие нескольким независимым событиям смешения на субконтиненте. В настоящее время неизвестно, кем были эти архаичные африканские гоминины. [5] В статье 2020 года было обнаружено, что «несмотря на очень низкий уровень или отсутствие архаичного происхождения, африканские популяции разделяют многие неандертальские и денисовские варианты, которые отсутствуют в Евразии, что отражает то, как большая часть предковых человеческих вариаций сохранилась в Африке». [8]
В статье 2016 года в журнале Evolutionary Biology утверждается, что интрогрессия ДНК из других линий позволила человечеству мигрировать и преуспеть в многочисленных новых средах, а полученная в результате гибридизация стала важнейшей силой в появлении современных людей. [9]
В декабре 2023 года ученые сообщили, что гены, унаследованные современными людьми от неандертальцев и денисовцев, могут биологически влиять на распорядок дня современных людей. [10]
7 мая 2010 года после секвенирования генома трех неандертальцев племени Виндиджа был опубликован проект последовательности генома неандертальца, который показал, что неандертальцы разделяют больше аллелей с евразийскими популяциями (например, французами, китайцами хань и жителями Папуа-Новой Гвинеи), чем с популяциями Африки к югу от Сахары (например, йоруба и сан). [11] По мнению авторов Грина и др. (2010), наблюдаемое избыток генетического сходства лучше всего объясняется недавним потоком генов от неандертальцев к современным людям после миграции из Африки. [11] Они оценили долю неандертальского происхождения в 1–4% евразийского генома. [11] Дюран и др. (2011) оценили 1–6% неандертальского происхождения у неафриканцев. [12] Прюфер и др. (2013) оценили эту долю в 1,5–2,1% для неафриканцев. [13] Лозе и Франц (2014) предполагают более высокий показатель в 3,4–7,3% в Евразии. [14] В 2017 году Прюфер и др. пересмотрели свою оценку до 1,8–2,6% для неафриканцев за пределами Океании. [15]
Согласно более позднему исследованию Чена и др. (2020), африканцы (в частности, африканские популяции 1000 Genomes ) также имеют неандертальскую примесь, [16] причем эта неандертальская примесь у африканских особей составляет 17 мегабаз, [16] что составляет 0,3% их генома. [3] По мнению авторов, африканцы получили свою неандертальскую примесь преимущественно из-за обратной миграции народов (современные люди, несущие неандертальскую примесь), которые отделились от предков европейцев (после раскола между восточноазиатами и европейцами). [16] Предполагается, что эта обратная миграция произошла около 20 000 лет назад. [3] Однако некоторые ученые, такие как генетик Дэвид Райх , сомневаются в том, насколько обширным был поток ДНК обратно в Африку, находя сигнал неандертальской примеси «действительно слабым». [17]
Было обнаружено, что 50% генома неандертальца присутствует среди людей в Индии, [18] и 41% был обнаружен у исландцев. [19] Ранее было обнаружено, что около 20% генома неандертальца было обнаружено у современных евразийцев, [20] но эта цифра также оценивалась в треть. [21] Исследование 2023 года обнаружило интрогрессию от современных людей к неандертальцам около 250 000 лет назад и подсчитало, что примерно 6% генома алтайских неандертальцев было унаследовано от современных людей. [22]
Более высокая примесь неандертальцев была обнаружена у аборигенов Восточной Азии, чем у европейцев, [20] [23] [24] [25] [26] , что, по оценкам, составляет примерно 20% большей интрогрессии в аборигенов Восточной Азии. [20] [23] [26] Это, возможно, можно объяснить возникновением дальнейших событий смешения у ранних предков аборигенов Восточной Азии после разделения европейцев и аборигенов Восточной Азии, [5] [20] [23] [24] [26] разбавлением неандертальского происхождения у европейцев популяциями с низким неандертальским происхождением из более поздних миграций, [5] [23] [26] или снижением эффективности очищающего отбора у предков аборигенов Восточной Азии из-за меньших эффективных размеров популяции по мере их миграции в Восточную Азию. [5] [25] [26] Исследования, имитирующие модели смешения, показывают, что сниженная эффективность очищающего отбора против аллелей неандертальцев у аборигенов Восточной Азии не может объяснить большую долю неандертальского происхождения аборигенов Восточной Азии, таким образом, отдавая предпочтение более сложным моделям, включающим дополнительные импульсы смешения между неандертальцами и предками аборигенов Восточной Азии. [27] [28] Такие модели показывают импульс к предковым евразийцам, за которым следует разделение и дополнительный импульс к предкам восточных азиатов. [5] Замечено, что существует небольшая, но значительная вариация показателей смешения неандертальцев в европейских популяциях, но нет значительной вариации в популяциях Восточной Азии. [20] Прюфер и др. (2017) отметили, что аборигены Восточной Азии несут больше ДНК неандертальцев (2,3–2,6%), чем аборигены Западной Евразии (1,8–2,4%). [15]
Позднее Чен и др. (2020) определили, что у жителей Восточной Азии на 8% больше неандертальского происхождения, что является пересмотренным вариантом предыдущих отчетов о 20% большем неандертальском происхождении по сравнению с европейцами. [16] Это связано с тем, что неандертальское происхождение, общее с африканцами, было замаскировано, поскольку считалось, что у африканцев нет неандертальской примеси, и поэтому они использовались в качестве контрольных образцов. [16] Таким образом, любое совпадение в неандертальской примеси с африканцами приводило к недооценке неандертальской примеси у неафриканцев и особенно у европейцев. [16] Авторы приводят единственный импульс неандертальской примеси после расселения из Африки в качестве наиболее экономного объяснения обогащения у жителей Восточной Азии, но они добавляют, что вариации в неандертальской родословной также могут быть отнесены к разбавлению, чтобы объяснить обнаруженные теперь более скромные различия. [16] В процентном отношении к общему количеству неандертальской последовательности для каждой популяции, 7,2% последовательности у европейцев совпадают исключительно с африканцами, в то время как 2% последовательности у жителей Восточной Азии совпадают исключительно с африканцами. [16]
Геномный анализ предполагает, что существует глобальное разделение в неандертальской интрогрессии между популяциями Африки к югу от Сахары и другими современными человеческими группами (включая североафриканцев), а не между африканскими и неафриканскими популяциями. [29] Североафриканские группы разделяют аналогичный избыток производных аллелей с неандертальцами, как и неафриканские популяции, тогда как группы Африки к югу от Сахары являются единственными современными человеческими популяциями, которые, как правило, не испытывали примеси неандертальцев. [30] Было обнаружено, что генетический сигнал неандертальцев среди североафриканских популяций варьируется в зависимости от относительного количества североафриканского, европейского, ближневосточного и южнее Сахары предков. Используя статистический анализ соотношения предков F4, было обнаружено, что предполагаемая примесь неандертальцев была: самой высокой среди североафриканских популяций с самой высокой североафриканской родословной, таких как тунисские берберы , где она была на том же уровне или даже выше, чем у евразийских популяций (100–138%); высокий среди североафриканских популяций, несущих большую европейскую или ближневосточную примесь, таких как группы в Северном Марокко и Египте (~60–70%); и самый низкий среди североафриканских популяций с большей примесью к югу от Сахары, таких как в Южном Марокко (20%). [31] Поэтому Квинто и др. (2012) постулируют, что присутствие этого неандертальского генетического сигнала в Африке не связано с недавним потоком генов из ближневосточных или европейских популяций, поскольку он выше среди популяций, имеющих коренное донеолитическое североафриканское происхождение. [32] Низкие, но значимые показатели неандертальской примеси также наблюдались у масаев Восточной Африки. [33] После идентификации африканского и неафриканского происхождения среди масаи можно сделать вывод, что недавний неафриканский поток генов современного человека (постнеандертальский) был источником этого вклада, поскольку, по оценкам, около 30% генома масаи можно проследить до неафриканской интрогрессии, произошедшей около 100 поколений назад. [24]
Представляя высококачественную последовательность генома женщины-неандертальца Алтая, было обнаружено, что неандертальский компонент у неафриканских современных людей больше связан с мезмайскими неандертальцами ( Северный Кавказ ), чем с алтайскими неандертальцами ( Сибирь ) или неандертальцами Виндии (Хорватия). [13] С помощью секвенирования с высоким покрытием генома фрагмента женского неандертальца Виндии возрастом 50 000 лет позже было обнаружено, что неандертальцы Виндии и Мезмайской, по-видимому, не различались по степени аллельного обмена с современными людьми. [15] В этом случае также было обнаружено, что неандертальский компонент у неафриканских современных людей более тесно связан с неандертальцами Виндии и Мезмайской, чем с неандертальцами Алтая. [15] Эти результаты показывают, что большая часть примесей в современных людях произошла от неандертальских популяций, которые отделились (примерно 80–100 тыс. лет назад) от неандертальских линий Виндия и Мезмайская до того, как последние две разошлись друг от друга. [15]
Анализ хромосомы 21 неандертальцев Алтая, Эль-Сидрон (Испания) и Виндиха показывает, что из этих трех линий только неандертальцы Эль-Сидрон и Виндиха демонстрируют значительные скорости потока генов (0,3–2,6%) в современных людей, что позволяет предположить, что неандертальцы Эль-Сидрон и Виндиха более тесно связаны, чем неандертальцы Алтая, с неандертальцами, которые скрещивались с современными людьми около 47 000–65 000 лет назад. [35] И наоборот, значительные скорости потока генов современного человека в неандертальцев наблюдались — из трех исследованных линий — только для неандертальцев Алтая (0,1–2,1%), что позволяет предположить, что поток генов современного человека в неандертальцев в основном имел место после отделения неандертальцев Алтая от неандертальцев Эль-Сидрон и Виндиха, которое произошло примерно 110 000 лет назад. [35] Результаты показывают, что источником потока генов современного человека в неандертальцев была популяция ранних современных людей , жившая около 100 000 лет назад, что предшествовало миграции из Африки современных предков неафриканцев. [35]
Никаких доказательств наличия митохондриальной ДНК неандертальцев у современных людей не обнаружено. [36] [37] [38] Это говорит о том, что успешное смешение неандертальцев произошло в парах с неандертальскими мужчинами и современными человеческими женщинами. [39] [40] Возможные гипотезы заключаются в том, что митохондриальная ДНК неандертальцев имела вредные мутации, которые привели к вымиранию носителей, что гибридное потомство матерей неандертальцев воспитывалось в группах неандертальцев и вымерло вместе с ними, или что женщины-неандертальцы и мужчины-сапиенсы не производили плодовитого потомства. [39] Однако предполагаемая несовместимость между неандертальцами и современными людьми оспаривается открытиями, которые предполагают, что Y-хромосома неандертальцев была заменена вымершей линией современной человеческой Y-хромосомы, которая интрогрессировала в неандертальцев между 100 000 и 370 000 лет назад. [41] Кроме того, исследование приходит к выводу, что замена Y-хромосомы и митохондриальной ДНК у неандертальцев после потока генов от современных людей весьма вероятна, учитывая повышенную генетическую нагрузку у неандертальцев по сравнению с современными людьми. [41]
Как показано в модели скрещивания, разработанной Невесом и Сервой (2012), примесь неандертальцев в современных людях могла быть вызвана очень низкой скоростью скрещивания между современными людьми и неандертальцами, с обменом одной парой особей между двумя популяциями примерно каждые 77 поколений. [42] Такая низкая скорость скрещивания могла бы объяснить отсутствие митохондриальной ДНК неандертальцев в генофонде современных людей, как было обнаружено в более ранних исследованиях, поскольку модель оценивает вероятность неандертальского происхождения как митохондриальной ДНК, так и Y-хромосомы у современных людей всего в 7%. [42]
Существуют большие геномные регионы с сильно сниженным неандертальским вкладом у современных людей из-за отрицательного отбора, [20] [25] частично вызванного гибридным мужским бесплодием. [25] Эти регионы были наиболее выражены на Х-хромосоме , с пятикратно более низким неандертальским происхождением по сравнению с аутосомами . [5] [25] Они также содержали относительно большое количество генов, специфичных для яичек. [25] Это означает, что у современных людей относительно мало неандертальских генов, которые расположены на Х-хромосоме или экспрессируются в яичках, что предполагает мужское бесплодие как вероятную причину. [25] Это может быть частично вызвано гемизиготностью генов Х-хромосомы у мужчин. [5]
Пустыни неандертальских последовательностей также могут быть вызваны генетическим дрейфом, включающим интенсивные узкие места в современной человеческой популяции и фоновый отбор в результате сильного отбора против вредных неандертальских аллелей. [5] Наложение многих пустынь неандертальских и денисовских последовательностей предполагает, что повторяющаяся потеря архаичной ДНК происходит в определенных локусах. [5]
Также было показано, что неандертальское происхождение было отобрано в консервативных биологических путях, таких как процессинг РНК. [25]
В соответствии с гипотезой о том, что очищающий отбор уменьшил вклад неандертальцев в геномы современных людей, современные люди Евразии эпохи верхнего палеолита (например, современный человек Тяньюань ) несут больше неандертальской ДНК (около 4–5%), чем современные люди Евразии (около 1–2%). [43]
Скорость отбора против неандертальских последовательностей различалась для европейских и азиатских популяций. [5]
В Евразии современные люди имеют адаптивные последовательности, интрогрессированные от архаичных людей, что обеспечило источник выгодных генетических вариантов, которые адаптированы к местным условиям, и резервуар для дополнительных генетических вариаций. [5] Адаптивная интрогрессия от неандертальцев была нацелена на гены, связанные с кератиновыми нитями, метаболизмом сахара, сокращением мышц, распределением жира в организме, толщиной эмали и мейозом ооцитов , а также размером и функционированием мозга. [44] Существуют сигналы положительного отбора, как результат адаптации к различным средам обитания, в генах, связанных с вариациями пигментации кожи и морфологии волос. [44] В иммунной системе интрогрессированные варианты внесли значительный вклад в разнообразие иммунных генов, из которых есть обогащение интрогрессированных аллелей, что предполагает сильный положительный отбор. [44]
Было обнаружено, что гены, влияющие на кератин, были интрогрессированы от неандертальцев к современным людям (показано у жителей Восточной Азии и европейцев), что позволяет предположить, что эти гены обеспечили морфологическую адаптацию кожи и волос у современных людей, чтобы они могли справляться с неафриканской средой. [20] [25] Это также относится к нескольким генам, участвующим в фенотипах, имеющих медицинское значение, например, генам, влияющим на системную красную волчанку , первичный билиарный цирроз , болезнь Крона , размер диска зрительного нерва , курение, уровень интерлейкина 18 и сахарный диабет 2 типа . [25]
Исследователи обнаружили неандертальскую интрогрессию 18 генов, некоторые из которых связаны с адаптацией к УФ-свету, в регионе хромосомы 3p21.31 (регион HYAL) у жителей Восточной Азии. [45] Интрогрессивные гаплотипы были положительно отобраны только в популяциях Восточной Азии, неуклонно увеличиваясь с 45 000 лет до н.э. до внезапного увеличения скорости роста примерно от 5000 до 3500 лет до н.э. [45] Они встречаются с очень высокой частотой среди популяций Восточной Азии в отличие от других популяций Евразии (например, европейских и южноазиатских популяций). [45] Результаты также предполагают, что эта неандертальская интрогрессия произошла в пределах предковой популяции, общей для жителей Восточной Азии и коренных американцев. [45]
Эванс и др. (2006) ранее предположили, что группа аллелей, совместно известная как гаплогруппа D микроцефалина , критического регуляторного гена для объема мозга, произошла от архаичной человеческой популяции. [46] Результаты показывают, что гаплогруппа D интрогрессировала 37 000 лет назад (на основании возраста слияния производных аллелей D) в современных людей из архаичной человеческой популяции, которая разделилась 1,1 миллиона лет назад (на основании времени разделения между аллелями D и не-D), что соответствует периоду, когда неандертальцы и современные люди сосуществовали и расходились соответственно. [46] Высокая частота гаплогруппы D (70%) предполагает, что она была положительно отобрана у современных людей. [46] Распространение аллеля D микроцефалина высоко за пределами Африки, но низко в странах Африки к югу от Сахары, что дополнительно предполагает, что событие смешения произошло в архаичных евразийских популяциях. [46] Это различие в распределении между Африкой и Евразией предполагает, что аллель D произошел от неандертальцев, согласно Лари и др. (2010), но они обнаружили, что неандерталец из скального убежища Меццена ( Монти Лессини , Италия) был гомозиготен по предковому аллелю микроцефалина, таким образом, не подтверждая, что неандертальцы передали аллель D современным людям, а также не исключая возможности неандертальского происхождения аллеля D. [47] Грин и др. (2010), проанализировав неандертальцев из Виндии, также не смогли подтвердить неандертальское происхождение гаплогруппы D гена микроцефалина. [11]
Было обнаружено, что HLA-A*02, A*26/*66, B*07, B*51, C*07:02 и C*16:02 иммунной системы были переданы современным людям от неандертальцев. [48] После миграции из Африки современные люди столкнулись и скрестились с архаичными людьми, что было выгодно для современных людей в плане быстрого восстановления разнообразия HLA и приобретения новых вариантов HLA, которые лучше адаптированы к местным патогенам. [48]
Установлено, что интрогрессированные неандертальские гены проявляют цис-регуляторные эффекты у современных людей, способствуя геномной сложности и вариативности фенотипа современных людей. [49] При рассмотрении гетерозиготных особей (носящих как неандертальские, так и современные человеческие версии гена) было обнаружено, что аллель-специфическая экспрессия интрогрессированных неандертальских аллелей значительно ниже в мозге и яичках по сравнению с другими тканями. [5] [49] В мозге это было наиболее выражено в мозжечке и базальных ганглиях . [49] Эта понижающая регуляция предполагает, что современные люди и неандертальцы, возможно, испытали относительно более высокую скорость дивергенции в этих конкретных тканях. [49]
Кроме того, сопоставляя генотипы интрогрессированных неандертальских аллелей с экспрессией близлежащих генов, было обнаружено, что архаичные аллели вносят пропорционально больший вклад в вариацию экспрессии, чем неархаичные аллели. [5] Неандертальские аллели влияют на экспрессию иммунных генов OAS1 / 2 / 3 и TLR1 / 6 / 10 , которая может быть специфична для типа клеток и зависит от стимулов окружающей среды. [5]
Изучая геном самок неандертальцев племени Виндия с высоким охватом, Прюфер и др. (2017) выявили несколько вариантов генов, полученных от неандертальцев, включая те, которые влияют на уровни холестерина ЛПНП и витамина D, а также на расстройства пищевого поведения , накопление висцерального жира, ревматоидный артрит , шизофрению , а также на реакцию на антипсихотические препараты. [15]
При изучении современных европейских людей в отношении генома алтайских неандертальцев в условиях высокого охвата результаты показывают, что примесь неандертальцев связана с несколькими изменениями в черепе и лежащей в основе морфологии мозга, что предполагает изменения в неврологической функции через генетическую изменчивость, полученную от неандертальцев. [50] Примесь неандертальцев связана с расширением заднебоковой области современного человеческого черепа, простирающейся от затылочной и нижней теменной костей до билатеральных височных областей . [50] Что касается морфологии современного человеческого мозга, примесь неандертальцев положительно коррелирует с увеличением глубины борозд для правой интрапариетальной борозды и увеличением кортикальной сложности для ранней зрительной коры левого полушария. [50] Примесь неандертальцев также положительно коррелирует с увеличением объема белого и серого вещества, локализованного в правой теменной области, прилегающей к правой интрапариетальной борозде . [50] В области, перекрывающей первичную зрительную кору извилины в левом полушарии, неандертальская примесь положительно коррелирует с объемом серого вещества. [50] Результаты также показывают доказательства отрицательной корреляции между неандертальской примесью и объемом белого вещества в орбитофронтальной коре . [50]
У папуасов генетические варианты неандертальцев встречаются с наибольшей частотой в генах, экспрессируемых в мозге, тогда как ДНК денисовцев имеет наибольшую частоту в генах, экспрессируемых в костях и других тканях. [51]
Неандертальский аллель, унаследованный современными людьми, SNP rs3917862, связан с гиперкоагуляцией. Это может быть вредно, но женщины, у которых отсутствует аллель, на 0,1% чаще умирают при родах. [52]
В декабре 2023 года ученые сообщили, что гены, унаследованные современными людьми от неандертальцев и денисовцев, могут биологически влиять на распорядок дня современных людей. [10]
Хотя это наблюдение было менее экономным, чем недавний поток генов, оно могло быть связано с древней субструктурой популяции в Африке, что привело к неполной генетической гомогенизации у современных людей, когда неандертальцы разошлись, в то время как ранние предки евразийцев были все еще более тесно связаны с неандертальцами, чем предки африканцев с неандертальцами. [11] На основе спектра частот аллелей было показано, что модель недавнего смешения лучше всего соответствовала результатам, в то время как модель древней субструктуры популяции не соответствовала им, что свидетельствует о том, что лучшей моделью было недавнее событие смешения, которому предшествовало событие бутылочного горлышка среди современных людей, тем самым подтверждая, что недавнее смешение является наиболее экономным и правдоподобным объяснением наблюдаемого избытка генетического сходства между современными неафриканскими людьми и неандертальцами. [53] На основе моделей неравновесия сцепления недавнее событие смешения также подтверждается данными. [54] Исходя из степени неравновесия сцепления, было подсчитано, что последний поток генов неандертальцев к ранним предкам европейцев произошел 47 000–65 000 лет назад . [54] В сочетании с археологическими и ископаемыми свидетельствами, поток генов, как полагают, вероятно, произошел где-то в Западной Евразии, возможно, на Ближнем Востоке. [54] С помощью другого подхода — использования одного генома неандертальца, евразийца, африканца и шимпанзе (внешняя группа) и разделения его на нерекомбинирующие короткие блоки последовательностей — для оценки максимального правдоподобия по всему геному в рамках различных моделей была исключена древняя популяционная субструктура в Африке и подтверждено событие примеси неандертальцев. [14]
Ранние верхнепалеолитические останки захоронения современного человеческого ребенка из Абриго-ду-Лагар-Велью (Португалия) имеют черты, которые указывают на скрещивание неандертальцев с современными людьми, расселявшимися по Иберии. [55] Учитывая датировку захоронения (24 500 лет до н. э.) и сохранение неандертальских черт в течение длительного времени после переходного периода от неандертальцев к современной человеческой популяции в Иберии (28 000–30 000 лет до н. э.), ребенок мог быть потомком уже сильно смешанной популяции. [55]
Останки раннего человека верхнего палеолита из Пештера Муиерилор (Румыния) возрастом 35 000 лет до н.э. демонстрируют морфологическую модель раннего современного человека Европы, но обладают архаичными или неандертальскими чертами, что предполагает скрещивание раннего современного человека Европы с неандертальцами. [56] К этим чертам относятся большая межглазничная ширина, относительно плоские надбровные дуги , выступающий затылочный бугорок , асимметричная и неглубокая форма вырезки нижней челюсти , высокий венечный отросток нижней челюсти , относительно перпендикулярное положение мыщелка нижней челюсти к гребню вырезки и узкая лопаточная суставная ямка . [56]
Нижняя челюсть раннего современного человека Oase 1 из Пештера-ку-Оасе (Румыния) возрастом 34 000–36 000 14 C лет назад представляет собой мозаику современных, архаичных и возможных неандертальских черт. [58] Она демонстрирует лингвальное соединение нижнечелюстного отверстия , отсутствующее у более ранних людей, за исключением неандертальцев позднего среднего и позднего плейстоцена, что предполагает родство с неандертальцами. [58] Делая вывод из нижней челюсти Oase 1, можно сделать вывод, что у ранних современных людей, по крайней мере из Европы, по-видимому, произошло значительное черепно-лицевое изменение, возможно, из-за некоторой степени смешения с неандертальцами. [58]
Самые ранние (до 33 тыс. лет до н. э.) европейские современные люди и последующие (средний верхний палеолит) граветтийцы , анатомически в значительной степени соответствующие самым ранним (средний палеолит) африканским современным людям, также демонстрируют черты, которые являются отличительными неандертальскими, что позволяет предположить, что исключительно среднепалеолитическое происхождение современных людей было маловероятным для европейских ранних современных людей. [59]
Manot 1 , частичный свод черепа современного человека, который был недавно обнаружен в пещере Манот (Западная Галилея, Израиль) и датирован 54,7±5,5 тыс. лет назад, представляет собой первое ископаемое свидетельство периода, когда современные люди успешно мигрировали из Африки и колонизировали Евразию. [60] Он также предоставляет первое ископаемое свидетельство того, что современные люди населяли Южный Левант в период среднего и верхнего палеолита, одновременно с неандертальцами и близко к вероятному событию скрещивания. [60] Морфологические особенности предполагают, что популяция Manot может быть тесно связана или могла дать начало первым современным людям, которые позже успешно колонизировали Европу, чтобы основать ранние популяции верхнего палеолита. [60]
Скрещивание обсуждалось с момента открытия останков неандертальцев в 19 веке, хотя более ранние авторы считали, что неандертальцы были прямыми предками современных людей. Томас Хаксли предположил, что многие европейцы несли следы неандертальского происхождения, но связал неандертальские характеристики с примитивизмом, написав, что поскольку они «принадлежат к стадии развития человеческого вида, предшествующей дифференциации любой из существующих рас, мы можем ожидать, что найдем их в низшей из этих рас, по всему миру, и на ранних стадиях всех рас». [61]
До начала 1950-х годов большинство ученых считали, что неандертальцы не были предками современных людей. [62] [63] Тем не менее, Ганс Педер Стенсби предложил скрещивание в 1907 году в статье « Расовые исследования в Дании» . Он настоятельно подчеркивал, что все современные люди имеют смешанное происхождение. [64] Он считал, что это лучше всего соответствует наблюдениям, и оспаривал широко распространенную идею о том, что неандертальцы были обезьяноподобными или низшими. Основывая свои аргументы в первую очередь на черепных данных, он отметил, что датчане, как и фризы и голландцы, демонстрируют некоторые неандертальские характеристики, и посчитал разумным «предположить, что что-то было унаследовано» и что неандертальцы «входят в число наших предков».
Карлтон Стивенс Кун в 1962 году, основываясь на данных черепных исследований и материальной культуры, счёл вероятным, что неандертальцы и люди верхнего палеолита либо скрещивались, либо пришельцы переработали орудия неандертальцев «в свои собственные виды инструментов» [65] .
К началу 2000-х годов большинство ученых поддержали гипотезу «выход из Африки » [66] [67], согласно которой анатомически современные люди покинули Африку около 50 000 лет назад и заменили неандертальцев практически без скрещивания. Тем не менее, некоторые ученые все еще выступали за гибридизацию с неандертальцами. Самым ярым сторонником гипотезы гибридизации был Эрик Тринкаус из Вашингтонского университета в Сент-Луисе [68] . Тринкаус утверждал, что различные окаменелости являются продуктами гибридизированных популяций, включая скелет ребенка, найденный в Лагар-Велью в Португалии [69] [70] [71] и скелеты из Пештера-Муйери из Румынии [56] .
Было показано, что меланезийцы (например, жители Папуа-Новой Гвинеи и острова Бугенвиль) имеют относительно больше общих аллелей с денисовцами по сравнению с другими популяциями евразийского происхождения и африканцами. [72] По оценкам, от 4% до 6% генома меланезийцев происходит от денисовцев, в то время как ни один евразиец или африканец не показал вклада генов денисовцев. [72] Было отмечено, что денисовцы внесли гены в меланезийцев, но не в восточноазиатов , что указывает на то, что существовало взаимодействие между ранними предками меланезийцев и денисовцами, но что это взаимодействие не имело места в регионах вблизи южной Сибири, где на данный момент были обнаружены единственные останки денисовцев. [72] Кроме того, аборигены Австралии также демонстрируют относительно большее общее аллельное сходство с денисовцами по сравнению с евразийцами и африканскими популяциями, что согласуется с гипотезой об увеличении смешения между денисовцами и меланезийцами. [73]
Райх и др. (2011) представили доказательства того, что наибольшее присутствие денисовской примеси наблюдается в популяциях Океании, за которыми следуют многие популяции Юго-Восточной Азии, и ни одной в популяциях Восточной Азии. [74] Значительный генетический материал денисовцев присутствует в восточных популяциях Юго-Восточной Азии и Океании (например, австралийские аборигены, ближние океанийцы, полинезийцы, фиджийцы, восточные индонезийцы, филиппинские маманва и манобо), но не в некоторых западных и континентальных популяциях Юго-Восточной Азии (например, западные индонезийцы, малазийские джехаи, андаманские онге и материковые азиаты), что указывает на то, что событие денисовской примеси произошло в самой Юго-Восточной Азии, а не в материковой Евразии. [74] Наблюдение высокой денисовской примеси в Океании и ее отсутствие в материковой Азии предполагает, что ранние современные люди и денисовцы скрещивались к востоку от линии Уоллеса , которая разделяет Юго-Восточную Азию, согласно Куперу и Стрингеру (2013). [75]
Скоглунд и Якобссон (2011) отметили, что в частности жители Океании, а затем и популяции Юго-Восточной Азии, имеют высокую примесь денисовцев по сравнению с другими популяциями. [76] Кроме того, они обнаружили возможные низкие следы примеси денисовцев у жителей Восточной Азии и отсутствие примеси денисовцев у коренных американцев. [76] Напротив, Прюфер и др. (2013) обнаружили, что популяции материковой Азии и коренных американцев могут иметь 0,2% вклада денисовцев, что примерно в двадцать пять раз ниже, чем популяции Океании. [13] Способ потока генов в эти популяции остается неизвестным. [13] Однако Уолл и др. (2013) заявили, что они не нашли никаких доказательств примеси денисовцев у жителей Восточной Азии. [24]
Результаты показывают, что событие потока генов денисовцев произошло с общими предками аборигенов Филиппин, аборигенов Австралии и Новой Гвинеи. [74] [77] У новогвинейцев и австралийцев схожие показатели примеси денисовцев, что указывает на то, что скрещивание имело место до проникновения их общих предков в Сахул (плейстоценовая Новая Гвинея и Австралия), по крайней мере 44 000 лет назад. [74] Также было замечено, что доля предков из Приокеании у жителей Юго-Восточной Азии пропорциональна примеси денисовцев, за исключением Филиппин, где наблюдается более высокая пропорциональная примесь денисовцев к предкам из Приокеании. [74] Райх и др. (2011) предложили возможную модель ранней волны миграции на восток современных людей, некоторые из которых были общими предками филиппинцев/новогвинейцев/австралийцев, которые скрещивались с денисовцами, за чем последовало расхождение ранних предков филиппинцев, скрещивание между ранними предками новогвинейцев и австралийцев с частью той же популяции ранней миграции, которая не испытала поток генов денисовцев, и скрещивание между ранними предками филиппинцев с частью популяции из гораздо более поздней волны миграции на восток (другая часть мигрирующей популяции стала бы восточноазиатами). [74]
Обнаружив компоненты денисовской интрогрессии с разной степенью родства с секвенированным денисовцем, Браунинг и др. (2018) предположили, что произошло по крайней мере два отдельных эпизода смешения денисовцев. [78] В частности, интрогрессия из двух отдельных популяций денисовцев наблюдается у жителей Восточной Азии (например, японцев и китайцев хань), тогда как жители Южной Азии (например, телугу и пенджабцы) и жители Океании (например, папуасы) демонстрируют интрогрессию из одной популяции денисовцев. [78]
Исследуя полученные от денисовцев аллели, Санкарараман и др. (2016) подсчитали, что дата денисовской примеси была 44 000–54 000 лет назад. [6] Они также определили, что денисовская примесь была самой большой в популяциях Океании по сравнению с другими популяциями с наблюдаемым денисовским происхождением (т. е. Америка, Центральная Азия, Восточная Азия и Южная Азия). [6] Исследователи также сделали удивительное открытие, что южноазиатские популяции демонстрируют повышенную денисовскую примесь (по сравнению с другими неокеаническими популяциями с денисовским происхождением), хотя самая высокая оценка (которая обнаружена у шерпов) все еще в десять раз ниже, чем у папуасов. [6] Они предлагают два возможных объяснения: было одно событие денисовской интрогрессии, за которым последовало разбавление в разной степени, или должно было произойти по крайней мере три отдельных импульса денисовской интрогрессии. [6]
Исследование 2021 года, анализирующее архаичное происхождение 118 филиппинских этнических групп, обнаружило независимое событие смешения в филиппинских негритосах от денисовцев. В частности, было обнаружено, что у айта-магбуконов самый высокий уровень денисовского происхождения в мире, примерно на 30–40 % больше, чем даже у австралийцев и папуасов ( австрало-меланезийцев ), что позволяет предположить, что на Филиппинах существовали отдельные популяции денисовцев с островов, которые смешались с современными людьми после их прибытия. [79]
Было показано, что у евразийцев есть некоторый, но значительно меньший архаичный генетический материал, который перекрывается с денисовцами, что вытекает из того факта, что денисовцы связаны с неандертальцами, которые внесли свой вклад в евразийский генофонд, а не из скрещивания денисовцев с ранними предками этих евразийцев. [23] [72]
Останки скелета раннего современного человека из пещеры Тяньюань (около Чжоукоудяня , Китай) возрастом 40 000 лет до н.э. показали неандертальский вклад в пределах диапазона современных евразийских современных людей, но не имели заметного денисовского вклада. [80] Он является дальним родственником предков многих азиатских и индейских популяций, но датируется позже расхождения между азиатами и европейцами. [80] Отсутствие денисовского компонента у человека из Тяньюань предполагает, что генетический вклад всегда был скудным на материке. [13]
Существуют большие геномные регионы, лишенные денисовских предков, что отчасти объясняется бесплодием мужских гибридов, о чем свидетельствует более низкая доля денисовских предков в X-хромосомах и в генах, которые экспрессируются в яичках современных людей. [6]
Исследуя аллели HLA иммунной системы , было высказано предположение, что HLA-B*73 интрогрессировал от денисовцев к современным людям в Западной Азии из-за характера распределения и расхождения HLA-B*73 с другими аллелями HLA. [48] Несмотря на то, что HLA-B*73 не присутствует в секвенированном геноме денисовца, было показано, что HLA-B*73 тесно связан с денисовским производным HLA-C*15:05 из-за неравновесия сцепления. [48] Однако из филогенетического анализа был сделан вывод, что весьма вероятно, что HLA-B*73 был предковым. [44]
Два аллотипа HLA-A (A*02 и A*11) и два аллотипа HLA-C (C*15 и C*12:02) денисовца соответствуют общим аллелям у современных людей, тогда как один из аллотипов HLA-B денисовца соответствует редкому рекомбинантному аллелю, а другой отсутствует у современных людей. [48] Считается, что они, должно быть, были переданы от денисовцев современным людям, потому что вряд ли они сохранялись независимо у обоих в течение столь длительного времени из-за высокой скорости мутации аллелей HLA. [48]
Тибетцы получили от денисовцев выгодный вариант гена EGLN1 и EPAS1 , связанный с концентрацией гемоглобина и реакцией на гипоксию, для жизни на больших высотах. [44] Предковый вариант EPAS1 повышает уровень гемоглобина , чтобы компенсировать низкий уровень кислорода, например, на больших высотах, но это также имеет неадаптивность в виде увеличения вязкости крови. [81] С другой стороны, вариант, полученный от денисовцев, ограничивает это повышение уровня гемоглобина, что приводит к лучшей адаптации к высоте. [81] Вариант гена EPAS1, полученный от денисовцев, распространен у тибетцев и был положительно отобран у их предков после того, как они колонизировали Тибетское плато. [81]
Быстрое разложение окаменелостей в условиях Африки к югу от Сахары делает в настоящее время невозможным сравнение современных человеческих примесей с контрольными образцами архаичных гомининов Африки к югу от Сахары. [5] [82]
Данные древней ДНК от человека из Эфиопского нагорья ~4500 BP [83] и из Южной (~2300–1300 BP), а также Восточной и Юго-Центральной Африки (~8100–400 BP) прояснили, что некоторые популяции Западной Африки имеют небольшое количество избыточных аллелей, лучше всего объясняемых архаичным источником у западных африканцев, который не включен в досельскохозяйственные восточноафриканские охотники-собиратели, южноафриканские охотники-собиратели или генетическую градацию между ними. Западноафриканские группы, несущие архаичную ДНК, включают йоруба из прибрежной Нигерии и менде из Сьерра-Леоне, что указывает на то, что древняя ДНК была приобретена задолго до распространения сельского хозяйства и, вероятно, задолго до голоцена (начиная с 11 600 BP). Такая архаичная линия должна была разделиться до расхождения предков сан, которое, как оценивается, началось порядка 200–300 тысяч лет назад. [84] [85]
Гипотеза о том, что в родословной современных африканцев существовала архаичная линия, которая возникла до сан, пигмеев и охотников-собирателей Восточной Африки (и евразийцев), подтверждается рядом доказательств, независимых от результатов Скоглунда, основанных на длинных гаплотипах с глубокими расхождениями с другими человеческими гаплотипами, включая Лашанса и др. (2012), [82] Хаммера и др., 2011, [86] и Планьоля и Уолла (2006). [87]
В архаичных различиях ДНК, обнаруженных Хаммером и др., пигмеи (Центральной Африки) сгруппированы с сан (Южной Африки) в отличие от йоруба (Западной Африки). Дальнейшее уточнение наличия архаичной ДНК в современных популяциях Западной Африки с извлечением и секвенированием ДНК из 4 ископаемых, найденных в Шум Лаке в Камеруне, датируемых от 8000 до 3000 лет до н. э. Было обнаружено, что эти люди получили большую часть своей ДНК от центральноафриканских охотников-собирателей (предков пигмеев) и не разделяли архаичную ДНК, обнаруженную у йоруба и манде. [88] Подтверждена картина различий между восточными, центральными и южными охотниками-собирателями по сравнению с западноафриканскими группами, обнаруженная Хаммером. Во втором исследовании Липсон и др. (2020) изучали ДНК, извлеченную из 6 дополнительных восточных и южно-центральноафриканских ископаемых за последние 18 000 лет. Было установлено, что их генетическое происхождение можно объяснить вкладом ДНК от южных, центральных и восточных охотников-собирателей, и что ни у кого из них не было архаичной ДНК, обнаруженной у йоруба. [89]
Согласно исследованию, опубликованному в 2020 году, есть признаки того, что от 2% до 19% (или около ≃6,6 и ≃7,0%) ДНК четырех популяций Западной Африки могли произойти от неизвестного архаичного гоминина, который отделился от предка людей и неандертальцев между 360 тыс. лет назад и 1,02 млн лет назад. Однако, в отличие от исследований Скоглунда и Липсона с древней африканской ДНК, исследование также обнаруживает, что по крайней мере часть этой предполагаемой архаичной примеси также присутствует у евразийцев/неафриканцев, и что событие или события смешения варьируются от 0 до 124 тыс. лет назад, что включает период до миграции из Африки и до африканского/евразийского разделения (таким образом, частично затрагивая общих предков как африканцев, так и евразийцев/неафриканцев). [90] [91] [92] Другое недавнее исследование, которое обнаружило значительное количество ранее неописанных генетических вариаций человека, также обнаружило предковые генетические вариации у африканцев, которые существовали до современных людей и были утрачены у большинства неафриканцев. [8]
Присутствие гомининов в Евразии началось по крайней мере 2 миллиона лет назад. Генетические данные показывают, что тысячи лет спустя, когда линии неандертальцев и денисовцев начали расширяться в Евразию, континент все еще был населен потомками этих архаичных гомининов, и их генетическая примесь проникла в геном неандертальцев и денисовцев, а позднее косвенно и в геном современных людей. [93] [94]
Генетические исследования показывают два основных события генетического смешения от суперархаиков, предполагая, что в конце среднего плейстоцена Евразия была заселена по крайней мере двумя отдельными популяциями древних гомининов. [93]
Роджер и др. (2020) описывают событие смешения, которое произошло вскоре после того, как неандерсовцы (общий предок неандертальцев и денисовцев) начали экспансию в Евразию. Они встретили линию суперархаичных гомининов, которая отделилась от африканских линий гомо по крайней мере 2 млн лет назад. [93]
Предыдущие исследования выявили более недавнее событие смешения. Около 350 000 лет назад геном существа, похожего на «эректуса», был введен в денисовскую линию. С разделением около 2 млн лет назад и скрещиванием, которое произошло 350 тыс. лет назад, две вовлеченные популяции были более отдаленно связаны, чем любая пара человеческих популяций, о скрещивании которых было известно ранее. [93] [94]
В 2019 году ученые обнаружили доказательства, основанные на генетических исследованиях с использованием искусственного интеллекта (ИИ), которые предполагают существование неизвестного вида предков человека, не являющегося неандертальцем или денисовцем , в геноме современных людей . [95] [96]
амхара. [...] Доля неандертальского происхождения у африканцев коррелирует с потоком генов от евразийцев. Например, зная, что современные евразийцы несут в себе около 2% неандертальского происхождения, мы заметили, что жители Восточной Африки (эфиопы) имеют около 1% неандертальского происхождения и около 50% евразийского происхождения.
Большинство из нас, живущих сегодня, несут в своих клетках по крайней мере часть ДНК вида, который в последний раз видел свет десятки тысяч лет назад. И мы все несем в себе разные биты — до такой степени, что если бы вы могли сложить их все, то, по словам
Краузе
, вы могли бы восстановить что-то вроде одной трети генома неандертальца и 90 процентов генома денисовца.
Мы показываем, что североафриканские популяции, как и все неафриканские люди, также несут в себе признаки смешения с неандертальцами, и что реальный географический предел для смешения с неандертальцами находится между группами, расположенными к югу от Сахары, и остальными [...] нашими Результаты показывают, что геномные следы неандертальцев не отмечают разделения между африканцами и неафриканцами, а скорее разделения между африканцами к югу от Сахары и остальными современными человеческими группами, включая выходцев из Северной Африки.
что североафриканские популяции имеют значительный избыток производных аллелей, общих с неандертальцами, по сравнению с африканцами к югу от Сахары. Этот избыток похож на тот, что обнаружен у неафриканских людей, что можно интерпретировать как признак примеси неандертальцев. Более того, генетический сигнал неандертальцев выше в популяциях с местным, донеолитическим североафриканским происхождением. Таким образом, обнаруженная древняя примесь не является следствием недавних миграций с Ближнего Востока или Европы. Популяции к югу от Сахары являются единственными, которые не затронуты событием примеси с неандертальцами.
Североафриканские популяции имеют сложный генетический фон. В дополнение к коренному генетическому компоненту, они демонстрируют сигналы европейской, южнее Сахары и ближневосточной примеси, как описано ранее [...] Тунисские берберы и сахарские вейпы являются популяциями с самым высоким североафриканским компонентом
[...] Результаты теста на соотношение предков f4 (таблица 2 и таблица S1) показывают, что североафриканские популяции различаются по проценту предполагаемой неандертальской примеси, в первую очередь в зависимости от количества европейского или ближневосточного происхождения, которое они представляют (таблица 1). Такие популяции, как Северное Марокко и Египет, с самым высоким европейским и ближневосточным компонентом (~40%), также имеют самое высокое количество неандертальского происхождения (~60–70%) (рисунок 3). Напротив, Южное Марокко, которое демонстрирует самый высокий южнее Сахары компонент (~60%), показывает самый низкий неандертальский сигнал (20%). Интересно, что анализ популяций Туниса и Северного Туниса показывает более высокий уровень неандертальского происхождения, чем у любой другой североафриканской популяции, и по крайней мере такой же (или даже более высокий), как у других евразийских популяций (100–138%) (рисунок 3).
Кроме того, генетический сигнал неандертальцев выше в популяциях с местным, донеолитическим североафриканским происхождением. Следовательно, обнаруженная древняя примесь не связана с недавними миграциями с Ближнего Востока или Европы.
Кроме того, мы обнаружили, что масаи Восточной Африки имеют небольшую, но значимую долю неандертальской ДНК.