English Deutsch
Новости
Мир антропологии

Геном неандертальца: открытые вопросы

Как показывают антропологические, а теперь уже и геномные данные, неандертальцы (вопреки тому, чему нас учили в школе) — сестринская ветвь генеалогического древа современных людей по отношению к нашим непосредственным предкам, кроманьонцам. Однако анализ ДНК, выделенной из палеонтологических находок, свидетельствует о том, что отношения между неандертальцами и кроманьонцами не были чисто сестринскими.

 Место первой публикации: Природа. 2016. №1. С.27-35.

Гибридизация предков

После ранних работ по анализу митохондриальных геномов — сначала их фрагментов, а потом полных — и фальстарта с ядерным геномом, оказавшимся загрязненным современной ДНК, в 2010 и 2014 гг. были опубликованы качественные последовательности неандертальского генома из ископаемых останков, найденных в хорватской пещере Виндия (В 1974—1986 гг. в хорватской пещере Виндия обнаружили несколько десятков фрагментов черепов, челюстей и костей посткраниального (лежащего ниже головного отдела) скелета как минимум 12 неандертальцев.) и в Денисовой пещере на Алтае [1—5]. Параллельно неожиданным образом разворачивалась история с геномом еще одного обитателя Денисовой пещеры (В 1984 г. в Денисовой пещере на Алтае в разных слоях, датированных 60 и 120 тыс. лет назад, нашли два зуба. В 2008 г. в другом слое археологи обнаружили фалангу мизинца кисти и зуб человека, жившего 50—30 тыс. лет назад. В 2010 г. в том же слое обнаружили еще и фалангу пальца стопы.)— денисовца, который оказался представителем третьей ветви рода Homo, чуть более близкой к неандертальцу, чем к кроманьонцу [6—8].

Анализ неандертальского генома дал ответ на вопрос, давно обсуждавшийся палеонтологами: скрещивались ли пришедшие из Африки кроманьонцы с давно жившими в Евразии неандертальцами перед тем, как вытеснить их. Археологические и антропологические свидетельства не были однозначными. Находили черепа, совмещавшие неандертальские и кроманьонские черты, обнаруживали культурные заимствования кроманьонцев у неандертальцев, а в каких-то пещерах — неандертальские слои, лежавшие поверх кроманьонских. Однако все эти находки были оспорены тем или иным способом, и ситуация оставалась неопределенной. Сопоставление же геномов неандертальца и современных людей показало, что примерно 2% генома каждого современного европейца и азиата имеет неандертальское происхождение (а в африканских популяциях неандертальские аллели отсутствуют) [5]. У всех нас эти фрагменты разные, поэтому можно их собрать, проанализировав множество современных геномов, и реконструировать геном нашего неандертальского пращура (химерный, так как весьма вероятно, что произошло несколько событий межвидовой гибридизации). 

Рис.1. Неандертальское наследие в геномах современных европейцев (см. комментарий в тексте)
Рис.1. Неандертальское наследие в геномах современных европейцев (см. комментарий в тексте)

Оказалось, что таким способом удается восстановить около 20% генома нашего неандертальского предка [9]. Кстати, он, похоже, генетически ближе всего к неандертальцу из Мезмайской пещеры (В 1993 г. в пещере Мезмайская на Северном Кавказе археолог Л.В.Голованова нашла скелет неандертальского младенца. Позже в вышележащем слое обнаружили фрагменты черепа второго ребенка.) на Северном Кавказе [5]. Авторы соответствующей статьи не обсуждают наблюдаемый парадокс: в то время как у каждого отдельного азиата неандертальская доля генома чуть выше, чем у европейца, объединение азиатских фрагментов оказывается меньшим, чем европейских.

Рис.1. Неандертальское наследие в геномах современных европейцев (синие фрагменты, линии, фигуры) и азиатов (красные) [9]. Вверху представлено распределение неандертальских фрагментов в геномах современных людей (хромосомы пронумерованы). Серые участки — не прошедшие критерии фильтрации; черные точки — центромеры. Внизу слева показано распределение суммарного размера неандертальских последовательностей в индивидуальных геномах представителей нескольких современных популяций европейцев и азиатов. Плотность распределения (ширину полосы) рассчитывали для следующих групп: 98 тосканцев (Т); 14 иберийцев (И); 85 североамериканцев европейского происхождения (СЕП); 89 британцев и шотландцев (БШ); 93 финнов (Ф); 100 человек из Южного Китая (ЮК); 97 человек из Северного Китая (СК); 89 японцев (Я). Внизу справа — зависимость размера объединения неандертальских фрагментов по всей выборке в геномах современных европейцев и азиатов от порога ошибки перепредсказания (процентной доли фрагментов, ложно предсказанных как неандертальские). Диаграмма Венна показывает размер общих и специфичных для европейцев и азиатов неандертальских последовательностей при ошибке перепредсказания 5%.

Это противоречит высказанной в ряде работ гипотезе о дополнительной гибридизации предков азиатов с неандертальцами [9, 10]. Вопрос остается открытым, и к нему стоит вернуться после усовершенствования биоинформатических методов (например, после создания таких, которые бы учитывали частоты неандертальских вариантов генов в современных популяциях) и получения нового материала. В частности, следует учесть возможность различий в популяционной истории европейцев и азиатов и в режиме естественного отбора после их расхождения.

Другая неожиданность возникла при сопоставлении денисовского генома с современными. Оказалось, что геномы коренных жителей Новой Гвинеи и Австралии помимо неандертальских фрагментов содержат участки денисовского происхождения — от 3 до 5% [7, 8]. Эти оценки все время пересматриваются — видимо, из-за недостаточного количества современных геномов, доступных для анализа. Реконструкция генома гибридизовавшегося денисовца — еще одна задача на будущее.

Рассуждая о том, какую часть современных геномов составляют неандертальские (или денисовские) варианты, правильнее и точнее было бы говорить о доле идентифицируемых фрагментов, потому что она сильно зависит от алгоритма биоинформатического анализа (в том числе и от установленных порогов). Так, еще в одной работе неандертальский и современный геномы перекрывались приблизительно на 30% [11]. Известно, что средний размер неандертальских фрагментов со временем (по мере удаления от прародителя) уменьшается вследствие рекомбинации. В какой-то момент их уже невозможно идентифицировать: участки становятся слишком короткими, чтобы количество идущих подряд позиций с неандертальскими аллелями было статистически значимо. Однако этот же феномен укорочения позволяет использовать распределение длин неандертальских фрагментов для того, чтобы датировать время гибридизации. 

Рис.2. Нижняя челюсть (40 тыс. лет) человека из румынской пещеры Пештера ку Оасе  [16].
Рис.2. Нижняя челюсть (40 тыс. лет) человека из румынской пещеры Пештера ку Оасе [16].

В геноме кроманьонца из Усть Ишима (Омская обл.), жившего 45 тыс. лет назад, выявили долю неандертальских аллелей чуть большую, чем у современных людей (2.3 ± 0.3% против 1.9 ± 0.2% у азиатов и 1.7 ± 0.1% у европейцев — по одному и тому же методу оценки) [12]. Однако неандертальские фрагменты у этого кроманьонца гораздо протяженнее: их длина больше, чем в современных геномах, в среднем в 2—4 раза. Подсчеты показывают, что гибридизация случилась 60—50 тыс. лет назад, т.е. за 400—200 поколений до устьишимца, кость которого была независимо датирована стандартными методами. Похожий результат получился при исследовании генома кроманьонца из Костёнок (Воронежская обл.), который жил примерно 36 тыс. лет назад [13]. Чуть большая, чем в современных геномах, доля неандертальских аллелей образует существенно более длинные непрерывные фрагменты. Кстати, похожую, хотя немного менее точную датировку (65—47 тыс. лет назад) получили с помощью анализа неравновесного сцепления (Неравновесное сцепление — феномен повышенной (по сравнению с ожидаемой при случайном распределении) частоты одновременной встречаемости комбинации двух вариантов генов. Оно может быть обусловлено не только их тесным генетическим сцеплением, но и наличием адаптивного преимущества конкретной комбинации.) неандертальских вариантов генов в современных геномах [14]. Самый же удивительный пример такого рода — последовательность ДНК, извлеченной из 40 тысячелетней челюсти, которую в 2002 г. нашли в румынской пещере Пештера ку Оасе (рис. 2) [15].

Неандертальские фрагменты в этом геноме настолько длинные, что позволяют утверждать: прадедушка (в крайнем случае прапрапрадедушка или прапрапрабабушка) носителя челюсти был неандертальцем. Впрочем, популяция, к которой он принадлежал, не внесла вклад в современное генетическое разнообразие в Европе: она оказалась тупиковой ветвью и не оставила потомков.

Выше было сказано, что неандертальские аллели отсутствуют в африканских популяциях, а денисовские обнаруживаются только в австронезийских. Это не совсем точно. В геномах масаев (представителей одного из самых известных племен Восточной Африки) имеется небольшая доля неандертальских аллелей, однако их наличие объясняется контактами предков масаев с европейцами, которые и занесли эти варианты. Проверили это так: проанализировали соседние с неандертальскими полиморфные (вариабельные) участки ДНК — и оказалось, что они имеют европейское происхождение [10]. Аналогично в геномах современных азиатов и некоторых американских индейцев есть небольшая примесь денисовских вариантов генов, но ее склонны объяснять контактами с предками папуасов [17, 18].

Чтобы найти неандертальский вклад в современные геномы, их сравнивают с геномами неандертальцев. А если бы последние не были известны — возможно ли было бы идентифицировать архаичные участки? Да, ведь неандертальский фрагмент в современном европейском геноме обладает статистическими особенностями: в нем существенно больше отличий от гомологичных участков геномов большинства других европейцев и азиатов и особенно от участков геномов всех африканцев. Это позволяет распознавать предковые места генома, ища те, которые имеют большое число уникальных вариантов. Чтобы опротестировать такой метод, можно поискать неандертальские фрагменты, забыв про известные геномы, а потом сравнить результаты со случаем, когда применяют стандартный подход. Точность распознавания при этом оказывается меньше, но ненамного [9].

А теперь применим этот подход к геномам африканцев. Вдруг в Африке тоже происходило что-то интересное? Похоже, что именно так: в геномах нескольких этнических групп обнаруживаются фрагменты, сильно отличающие своих хозяев от остального человечества [19]. Таких участков всего три, и длина их невелика (десятки тысяч нуклеотидов), но они могут быть свидетельством гибридизации африканских кроманьонцев с неизвестными гоминидами.

Рис. 3. Филогенетическое дерево, построенное по полным митохондриальным геномам современных азиатов и европейцев (желтый цвет), современных африканцев (синий), неандертальцев (зеленый), денисовцев (голубой) и человека из пещеры Сима де лос Уэсос (красный) [20]. Масштаб для ветвей дерева — число нуклеотидных замен на одну позицию (т.е. количество замен, деленное на длину последовательности).
Рис. 3. Филогенетическое дерево, построенное по полным митохондриальным геномам современных азиатов и европейцев (желтый цвет), современных африканцев (синий), неандертальцев (зеленый), денисовцев (голубой) и человека из пещеры Сима де лос Уэсос (красный) [20]. Масштаб для ветвей дерева — число нуклеотидных замен на одну позицию (т.е. количество замен, деленное на длину последовательности).

Материнское наследство

Митохондриальные геномы наследуются строго по материнской линии. Как и в случае с неандертальцем, для денисовца последовательность митохондриального генома опубликовали раньше (хотя и всего на полгода), чем ядерного [6—8]. Оказалось, что на филогенетическом дереве, построенном по митохондриальным геномам, денисовцы сильно удалены от неандертальцев и кроманьонцев: расхождение митохондриальных линий денисовцев и общих предков неандертальцев и кроманьонцев случилось около 1 млн лет назад. Антропологических материалов мало, поэтому, исходя из митохондриальной последовательности денсовцев, их первоначально отнесли к рано отделившейся ветви рода Homo. Лишь после определения последовательности ядерного генома стало ясно, что это сестринская ветвь по отношению к неандертальцам, а история митохондрий отражает интрогрессию (Интрогрессия — приобретение генов другого вида при спонтанной межвидовой гибридизации и последующем возвратном скрещивании гибрида с одним из родительских видов.), а не историю вида как такового.

Следует отметить, что мы знаем денисовцев всего из одной популяции, и поэтому неясно, до какой степени можно обобщать такое наблюдение. Тем не менее оно показывает, что денисовцы гибридизовались с древней ветвью рода Homo. Следы этой гибридизации можно видеть и в ядерном геноме, однако они пока не были исследованы систематически [8]. Это будет сделано, как только (и если) станут доступны новые денисовские геномы.

Ближайшим же родственником денисовцев по материнской линии оказался человек из пещеры Сима де лос Уэсос (В 1992—1993 гг. в испанской пещере Сима де лос Уэсос антропологи обнаружили несколько черепов и сотни других костей вероятных ранних предков неандертальцев. Находки продолжились и в последующие годы, суммарно найдены кости как минимум 28 индивидов.) в Испании, живший более 300 тыс. лет назад (рис. 3) [20]. Его ядерный геном пока не определен. Хочется надеяться, что совершенствование экспериментальных методик и/или накопление образцов рано или поздно позволят это сделать. Будет крайне интересно сравнить его с геномом денисовца, чтобы найти интрогрессировавшие участки. Однако, как уже было сказано, их можно искать и из внутренних соображений: во-первых, как фрагменты повышенной гетерозиготности (можно предположить, что в них один из вариантов — денисовский, а второй — интрогрессировавший) и, во-вторых, как места с повышенной локальной концентрацией отличий от неандертальца и кроманьонца.

Вернемся ненадолго к взаимоотношениям кроманьонцев, неандертальцев и денисовцев, реконструируемым по ядерным геномам. Ближайший родственник гибридизовавшегося неандертальца — неандерталец из пещеры Мезмайская на Северном Кавказе, и расхождение между ними существенно меньше, чем между алтайским денисовцем и тем денисовцем, вклад которого мы видим в геномах австронезийцев [5]. Пока не обнаружено интрогрессии в обратном направлении, т.е. вклада кроманьонцев в геномы неандертальцев и денисовцев. Впрочем, это может быть тривиальным следствием того факта, что известно относительно небольшое число геномов древних людей. Наконец, пока ничего не сказано про то, к какому из изученных неандертальцев ближе тот, чей вклад есть в геноме человека из Пештера ку Оасе, хотя, казалось бы, это относительно простой вопрос [15].

Рис. 4.  Филогенетическое дерево, построенное по фрагментам митохондриальных геномов неандертальцев, и карта, показывающая места (пещеры) палеоантропологических находок [21]. Синий цвет соответствует «молодым» европейским неандертальцам, красный — азиатским и «старым» европейским. На филогенетическом дереве числа перед скобками обозначают номера, присвоенные фрагментам, найденным в одном месте, но принадлежавшим разным людям.
Рис. 4. Филогенетическое дерево, построенное по фрагментам митохондриальных геномов неандертальцев, и карта, показывающая места (пещеры) палеоантропологических находок [21]. Синий цвет соответствует «молодым» европейским неандертальцам, красный — азиатским и «старым» европейским. На филогенетическом дереве числа перед скобками обозначают номера, присвоенные фрагментам, найденным в одном месте, но принадлежавшим разным людям.

Известно более 10 относительно протяженных фрагментов митохондриальных геномов неандертальцев, поэтому предварительные выводы о структуре популяции можно делать лишь со всеми оговорками о недостаточности данных и об осторожности с обобщением митохондриальной истории на историю вида. Примечательно, что митохондрии неандертальцев, живших в Европе менее 48 тыс. лет назад, очень похожи, в то время как азиатские и более древние европейские митохондрии существенно разнообразнее [21]. При этом кости, из которых выделяли ДНК для определения этих геномов, были найдены в различных частях Европы — как в южной (Испании, Хорватии), так и в северной (Германии) (рис. 4). Видимо, это означает, что большинство групп европейских неандертальцев вымерли примерно 50 тыс. лет назад, в период пика оледенения, а потом произошло повторное заселение Европы потомками выжившей группы.

Следует отметить, однако, что в соответствующей статье время расхождения митохондриальных геномов неандертальцев и денисовца — 350 тыс. лет назад, что существенно меньше оценок, приведенных другими учеными. Впрочем, это не влияет на сделанные выводы, поскольку датировки образцов получены и традиционными археологическими методами, независимо от молекулярной реконструкции. Существует еще один способ исследовать древние митохондриальные геномы. Дело в том, что ядерные геномы человека содержат большое количество нефункциональных фрагментов митохондриального генома. Такие участки накапливают случайные мутации, однако в силу особенностей механизмов репликации и репарации ДНК это происходит существенно медленнее, чем накапливаются замены в самом митохондриальном геноме. Тем самым, такие фрагменты оказываются своего рода геномными окаменелостями, которые сохраняют отпечаток митохондриального генома, существовавшего в момент его встраивания в ядерный геном. Для одного из фрагментов это случилось почти 3 млн лет назад [22].

Какими они были?

Неандертальцы были светлокожими, с рыжими волосами и светлыми глазами. Об этом нам поведал вариант гена MC1R, кодирующего меланокортиновый рецептор 1-го типа, который отвечает за пигментацию у людей [23]. Некоторые неандертальцы могли чувствовать горький вкус фенилтиокарбамида — вещества, которое 70% современных людей считают горьким, а остальные безвкусным. У неандертальца из испанской пещеры Эль Сидрон (В 1994 г. в испанской пещере Эль Сидрон спелеологи случайно нашли неандертальские скелетные останки. С 2000 г. Там велись систематические раскопки, в ходе которых было обнаружено более 1.5 тыс. костей, принадлежавших как минимум 11 индивидам.) обнаружили соответствующий аллель гена рецептора горького вкуса TAS2R38 (TASte Receptor 2 member 38) [24]. Денисовцы, наоборот, имели темную кожу и коричневые волосы [8]. Ген амилазы — фермента слюны, катализирующего гидролиз крахмала, — не был дуплицирован ни у денисовцев, ни у неандертальцев; такое приспособление к питанию растительной пищей было только у кроманьонцев [25]. Кстати, похожая дупликация произошла у собак при их одомашнивании [26]. Зато и у денисовцев, и у неандертальцев имеется мутация в гене рецептора к лептину LEPR (LEPtin Receptor), влияющего на метаболизм бурого жира и, стало быть, адаптацию к холоду (у азиатов в этом гене другая мутация) [27].

Интересные результаты дает также сопоставление нескольких неандертальских геномов. Неандертальцы из пещеры Эль Сидрон селились патрилокально, т.е. жена и дети жили в племени мужа [28]. Мы знаем это, потому что среди группы обитателей этой пещеры, живших примерно в одно время, у женщин обнаружили несколько вариантов гипервариабельной области митохондриального генома, а у всех мужчин она была одной и той же, — значит, племя принимало женщин со стороны. Качество прочтения некоторых ядерных геномов таково, что мы можем различить аллели, находящиеся на гомологичных хромосомах, и тем самым изучать уровень гетерозиготности (среднее количество отличий) и участки гомозиготности (тождественные участки генома, возникающие в результате близкородственных браков). Оказалось, что генетическое разнообразие в группах денисовцев и неандертальцев было меньше, чем в группах современных людей [8, 24]. Как следствие, отрицательный (очищающий) отбор был ослаблен, поэтому во всех трех хорошо исследованных геномах неандертальцев наблюдается повышенное число слабовредных аллелей (для денисовца подобный анализ не проводился) [29]. При этом генетические расстояния между представителями названных групп были существенно больше, чем для современных этнических групп. Наконец, в геноме алтайского неандертальца обнаружили относительно длинные участки гомозиготности, что свидетельствует о преобладании близкородственных браков (средней степени родства — примерно как у двоюродных или троюродных братьев и сестер) [29]. В совокупности с повышенным числом слабовредных мутаций это может означать заметный генетический груз. Кстати, у денисовцев, живших чуть раньше в той же пещере, повышенной доли участков гомозиготности не наблюдается [8].

Что они дали нам

Анализировать неандертальский вклад в современные геномы можно по-разному. Концептуально самый простой подход — изучать неандертальские аллели отдельных генов, их частоты в современных популяциях. Также можно исследовать, какие функциональные группы генов имеют повышенную долю в реконструированной части неандертальского генома. И наконец, можно проверить, не повышена ли в выбранных группах генов средняя частота неандертальских аллелей в той или иной современной популяции. В реальности эти методы применяют в разных сочетаниях.

Среди функциональных групп генов выделяют три. Во-первых, это гены, от которых зависят структура и цвет кожи и волос:

— BNC2, ген, кодирующий фактор транскрипции в кератиноцитах (высокая частота неандертальского аллеля у европейцев);

— KRT6A/KRT5, кластер кератиновых генов (высокая частота у европейцев и азиатов);

— POU2F3, ген, кодирующий фактор транскрипции, влияющий на деление и дифференцировку кератиноцитов (высокая частота у азиатов);

— SCL45A2 и HERC2, аллели, определяющие светлую кожу (европейцам они достались от неандертальцев);

— MC1R, ген, определяющий цвет кожи (неандертальский вариант распространен у азиатов, особенно у тайваньцев);

— HYAL2, ген, отвечающий за адаптацию к ультрафиолетовому излучению (высокая частота неандертальского варианта у азиатов) [9, 11, 30—32].

Эволюционная трактовка этих наблюдений довольно проста. Когда темнокожие кроманьонцы, предки евроазиатов, ушли из Африки на север и гибридизовались с неандертальцами, уже приспособленными к жизни в условиях существенно более слабого (другая широта) и редкого (иной климат) солнечного излучения, они получили неандертальские варианты соответствующих генов, оказавшиеся адаптивными.

Во-вторых, неандертальские и денисовские варианты часто встречаются в генах, определяющих работу иммунной системы [33—36]. Это можно объяснить в рамках той же логической схемы.

Рис.5. Варианты гена EPAS1 [30]. Строки — это индивидуальные геномы денисовца (зеленый цвет), тибетцев (красный) и китайцев (желтый); столбцы отображают полиморфные позиции (всего 95). Серыми и черными клетками изображены предковые и производные аллели соответственно. Точками помечены позиции, общие для тибетцев и денисовца.
Рис.5. Варианты гена EPAS1 [30]. Строки — это индивидуальные геномы денисовца (зеленый цвет), тибетцев (красный) и китайцев (желтый); столбцы отображают полиморфные позиции (всего 95). Серыми и черными клетками изображены предковые и производные аллели соответственно. Точками помечены позиции, общие для тибетцев и денисовца.

В Азии и Европе кроманьонцы встретились как с новыми патогенами и паразитами, так и с приспособившимися к ним неандертальцами. Отсюда — неандертальские варианты

— гена STAT1, влияющего на активность врожденного иммунитета (в Меланезии часты и неандертальские, и денисовские варианты);

— кластера генов OAS, противостоящих вирусным инфекциям (у многих европейцев и азиатов — от неандертальцев, у австронезийцев — от денисовцев);

— некоторых аллелей генов главного комплекса гистосовместимости класса I.

Наконец, доля неандертальских вариантов непропорционально велика среди генов катаболизма липидов, причем только у европейцев [37]. Либо шел отбор, связанный с особенностями диеты европейцев (больше мяса в их рационе, особенно до появления в Европе сельского хозяйства), либо это объясняется специфичностью липидного катаболизма в их мозге. В пользу первой гипотезы говорит повышенная у мексиканцев частота неандертальских вариантов фрагмента, включающего гены SCL16A11 и SCL16A13, которые участвуют в метаболизме липидов в печени [38]. В пользу второй — тот факт, что экспрессия генов липидного катаболизма и концентрации связанных с ним метаболитов отличают европейцев от азиатов и африканцев [37]. Наши собственные предварительные результаты показывают, что в геномах кетов (представителей малочисленного коренного народа Сибири), диета которых ближе к европейской (не современной, конечно, а доисторической), а этническое происхождение — к китайскому, доля неандертальских вариантов среди генов катаболизма липидов мала, а значит, это также свидетельствует в пользу второй гипотезы.

Видимо, самый яркий пример интрогрессии отдельного гена — EPAS1. Это ген, который кодирует транскрипционный фактор, участвующий в кислородозависимой регуляции некоторых других генов. Практически у всех жителей Тибета EPAS1 представлен аллелем денисовского происхождения, обеспечивающим приспособление к жизни на большой высоте (рис. 5) [30]. Вопрос о том, получен ли он непосредственно в результате гибридизации или через предков австронезийцев, остается открытым. Также интересно, какие варианты этого гена присутствуют в геномах неандертальцев.

Чем мы от них отличаемся

В геномах современных людей имеются большие области, в которых неандертальские варианты полностью отсутствуют. В геномах европейцев и азиатов найдено соответственно 4 и 14 таких участков длиной больше 10 млн нуклеотидов [10].

Они обогащены функциональными (в частности регуляторными) элементами и генами, экспрессирующимися в семенниках. Первое говорит о том, что против многих неандертальских вариантов действовал естественный отбор, а второе — о повышенной мужской стерильности потомков смешанных пар.

Пожалуй, интереснее всего то, что в одной из таких «пустынь» находится ген FOXP2, отвечающий за развитие речи [9]. При этом последовательности кодируемого белка у неандертальцев и кроманьонцев совпадают, однако у последних имеется замена в интроне 8, влияющая на сайт связывания фактора транскрипции POU3F2, консервативный в геномах позвоночных [39]. Это делает привлекательной гипотезу, согласно которой развитие речи у современного человека как-то связано с изменениями в уровне экспрессии FOXP2.

Среди генов, эволюция которых ускорилась в линии современного человека после расхождения с неандертальцами и денисовцами, оказалось много таких, которые регулируют пигментацию кожи (с низкими частотами производных аллелей в Африке и высокими — вне ее) [24]. Неожиданным образом среди таких генов оказались и связанные с гиперактивностью и агрессивным поведением, причем во всех популяциях современного человека.

Перспективы

Дальнейший прогресс в изучении древней ДНК, видимо, будет связан как с анализом все новых образцов, так и с совершенствованием экспериментальных и вычислительных методов. Постановка вопроса о популяционной генетике неандертальцев уже не кажется абсурдной. По мере получения полных геномов представителей разнообразных современных этнических групп, особенно из Южной и Юго-Восточной Азии, Океании, Австралии, можно будет детальнее исследовать неандертальское и денисовское наследие в геноме кроманьонца. Вероятно, можно будет использовать частоты неандертальских и денисовских аллелей в различных популяциях, чтобы оценить количество событий гибридизации в истории разных этнических групп, определить направление эволюционного отбора и функциональное значение неандертальских и денисовских аллелей генов из различных систем, реконструировать геномы гибридизовавшихся неандертальцев и денисовцев. Увеличение разнообразия доступных африканских геномов улучшит разрешающую способность методов поиска фрагментов, интрогрессировавших из неизвестного источника. Прогресс в этой области науки напоминает наступление танковыми клиньями: за публикаци ей каждого нового генома (прорыв) следует ряд работ, в которых уточняются детали, проводятся дополнительные сопоставления и т.п. (пехота). Примеры вопросов, которые пока остаются без ответа (хотя некоторые данные для разрешения этих загадок есть), приведены выше. На наших глазах возникает целая индустрия, анализирующая вклад неандертальцев в различные функциональные системы и группы генов или, наоборот, изучающая варианты этих генов в геномах неандертальцев и денисовцев (например, кроме уже обсужденных, публиковались результаты исследований рецепторов запахов, ретровирусов и т.д.). Это вполне естественно: генетику, изучающему конкретный ген или их группу, должно быть любопытно, что происходит с ним или с ними в предковых (совсем необязательно неандертальских) геномах. Важно, что анализ древней ДНК не ограничивается неандертальцами. Сопоставление геномов возрастом несколько тысяч лет с современными проясняет историю заселения Европы и Америки. Огромный интерес представляют работы по истории одомашнивания животных, в частности собак, коров и лошадей; по анализу древних патогенов и бактерий из вечной мерзлоты; по популяционной истории млекопитающих, например медведей и мамонтов.

Автор благодарен фондам «Династия» и «Эволюция» и проекту «Энергия науки» сети информационных центров по атомной энергии за поддержку научно-популярных лекций, подготовка к которым помогла лучше осознать изложенный материал, а также студентам 4-го курса (набора 2011 г.) факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ им.М.В. Ломоносова за активную работу в журнальном клубе.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект 14-24-00155).


21 октября - Ученые Против Мифов в Москве

Интересно

5 марта 1616 года Рим официально определяет гелиоцентризм как опасную ересь:

"Утверждать, что Солнце стоит неподвижно в центре мира - мнение нелепое, ложное с философской точки зрения и формально еретическое, так как оно прямо противоречит Св. Писанию.
Утверждать, что Земля не находится в центре мира, что она не остаётся неподвижной и обладает даже суточным вращением, есть мнение столь же нелепое, ложное с философской и греховное с религиозной точки зрения."

Источник: Предтеченский Е. А. Галилео Галилей. Его жизнь и научная деятельность.

Catalog gominid Antropogenez.RU