Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»


ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке



Библиотека

 
Ф. Вильчек
«Красота физики». Глава из книги


Дж. Бэрроу
«История науки в знаменитых изображениях». Глава из книги


Ж. Резникова
И даман поманил за собой


В. Сурдин
Поиски новых планет


С. Горбунов
Сeratotherium simum cottoni. Последний из могикан


Д. Никифоров и др.
ЭКО: длинная история короткой встречи


А. Никонов
Небывалое бедствие в селе Кашкаранцы


Л. Сасскинд, Дж. Грабовски
«Теоретический минимум». Глава из книги


А. Сергеев, А. Благодатский
Насекомые и бионика: загадки зрительного аппарата


Л. Смолин
«Возвращение времени». Глава из книги







Главная / Новости науки версия для печати

Получено генетическое подтверждение скрещивания наших предков с неандертальцами


Неандертальцы (рисунок Николая Ковалева с сайта macroevolution.narod.ru)
Неандертальцы (рисунок Николая Ковалева с сайта macroevolution.narod.ru)

Американские генетики показали, что самый распространенный вариант важного для роста мозга гена microcephalin появился в популяции Homo sapiens 37 000 лет назад в результате скрещивания наших предков с неандертальцами или другими архаичными представителями человеческого рода. Вывод основан на том, что этот вариант гена очень сильно отличается от других, более редких вариантов, встречающихся у современных людей. Это означает, что он не мог возникнуть у наших предков в результате мутаций, а был получен извне. «Неандертальский» ген, вероятно, давал какое-то важное преимущество своим обладателям, что обеспечило его быстрое распространение в популяциях Homo sapiens.

Как известно, первые люди современного типа (Homo sapiens) появились в Африке 150-200 тысяч лет назад. Около 80-100 тысяч лет назад они вышли из Африки и заселили сначала Южную Азию, затем Австралию, Европу и, наконец, Америку. Расселялись они не по безлюдным местам — Евразия была населена представителями других видов рода Homo (европейские и азиатские неандертальцы Homo neandertalensis, реликтовые популяции архантропов H.erectus на Юго-Востоке Азии, а также, возможно, некоторые другие виды древних людей). Один из самых острых вопросов в современной палеоантропологии — это вопрос о том, имела ли место гибридизация между нашими прямыми предками, вышедшими из Африки, и древним евразийским населением. Обзор основных доводов «за» и «против» можно найти в нашей заметке Древнейшая история человечества пересмотрена («Элементы», 02.03.2006).

В течение 20 лет преобладала точка зрения об отсутствии гибридизации, однако в последнее время чаша весов начала склоняться в противоположную сторону. Сенсационная статья американских генетиков, опубликованная на днях в респектабельнейшем научном журнале PNAS, дает еще один весомый аргумент в пользу того, что наши предки все-таки скрещивались с представителями коренного населения Евразии.

Брюс Лан (Bruce T. Lahn) и его коллеги из Чикагского университета уже несколько лет изучают человеческий ген microcephalin, мутации которого приводят к микроцефалии. Этот ген недавно привлек к себе пристальное внимание исследователей, поскольку выяснилось, что он очень быстро эволюционировал у человеческих предков после того, как они обособились от предков шимпанзе 5-7 миллионов лет назад. Сочетание двух этих особенностей (связь с ростом мозга и быстрая эволюция в «человеческой» линии) сделала ген microcephalin одним из самых популярных объектов у генетиков, занимающихся поиском эволюционно-генетических причин человеческой уникальности (см. Будут ли расшифрованы генетические основы разума?, «Элементы», 09.10.2006).

В сентябре 2005 года Брюс Лан и его коллеги опубликовали в журнале Science первые результаты своих исследований. Они сообщили, что самая распространенная группа близкородственных вариантов гена microcephalin появилась в человеческой популяции всего 37 000 лет назад и очень быстро распространилась — очевидно, под действием отбора. Ученые сделали вывод, что эта группа вариантов (которую они назвали группой D от слова derived «производный») давала какое-то важное преимущество своим носителям, что и обусловило ее быстрое распространение. В то время ученые, по-видимому, полагали, что группа D появилась в результате мутаций одного из более древних вариантов гена, встречающихся у человека. Это видно, в частности, по названию «derived».

Частота встречаемости D-аллелей гена microcephalin у коренного населения разных регионов. Максимальная встречаемость отмечена у американских индейцев, минимальная — у древних африканских народов, таких как пигмеи (3). Общая частота встречаемости D-аллелей в современном человечестве — около 70%. Рисунок из предыдущей статьи Б.Лана и его коллег (Science, 2005. V.309. P.1717-1720)
Частота встречаемости D-аллелей гена microcephalin у коренного населения разных регионов. Максимальная встречаемость отмечена у американских индейцев, минимальная — у древних африканских народов, таких как пигмеи (3). Общая частота встречаемости D-аллелей в современном человечестве — около 70%. Рисунок из предыдущей статьи Б.Лана и его коллег (Science, 2005. V.309. P.1717-1720)

Однако дальнейшие изыскания показали, что происхождение D-аллелей было, вероятно, куда более драматическим. Ученые определили последовательность нуклеотидов большого (длиной 29 тысяч пар оснований) фрагмента гена microcephalin у 89 человек из разных регионов мира, получив таким образом 178 последовательностей. Оказалось, что в этой выборке имеется 86 различающихся вариантов (гаплотипов). 124 из 178 последовательностей (70%) относятся к группе D.

«Время схождения» (coalescence age) всех вариантов, входящих в группу D, составляет около 37 000 лет. Иными словами, все эти варианты происходят от одного «предкового» фрагмента ДНК, который был частью генома какого-то нашего пращура, жившего 37 000 лет назад (подробнее о «временах схождения» разных человеческих генов см. здесь).

Попарное сравнение D-аллелей с другими (не-D-аллелями), а также не-D-аллелей между собой дало удивительные результаты. Между D- и не-D-аллелями обнаружились очень глубокие различия. Оказалось, что общий предок всех носителей не-D-аллелей жил около миллиона лет назад, а общий предок носителей D- и не-D-аллелей — около 1,7 млн лет назад (см. рис.).

Реконструированная генеалогия аллелей гена microcephalin. Красным показаны не-D-аллели, голубым — D-аллели (рис. из обсуждаемой статьи в PNAS)
Реконструированная генеалогия аллелей гена microcephalin. Красным показаны не-D-аллели, голубым — D-аллели (рис. из обсуждаемой статьи в PNAS)

Получилась парадоксальная картина: с одной стороны, D-аллели появились и стали быстро распространяться в человеческой популяции лишь 37 000 лет назад, с другой, разделение эволюционных линий D- и не-D-аллелей произошло 1,7 млн лет назад. Если бы D-аллели появились в результате мутаций внутри популяции H.sapiens, следовало бы ожидать, что время разделения D- и не-D-аллелей окажется сопоставимым с временем начала дивергенции D-аллелей (около 37 000 лет).

При помощи многочисленных статистических тестов и моделирования авторы показали, что наблюдаемая картина не может быть объяснена на основе гипотезы о единстве предковых популяций — носителей D- и не-D-аллелей. Эти популяции, несомненно, долгое время существовали изолированно друг от друга. По приблизительной оценке, основанной на результатах моделирования, изоляция скорее всего возникла около 1,1 млн лет назад, но не позднее, чем 530 000 лет назад. В одной из изолированных популяций закрепились D-аллели, в другой — не-D-аллели, а потом произошло смешение популяций.

Теоретически здесь возможны два альтернативных сценария: либо две популяции просто объединились и смешались, либо популяция Homo sapiens 37 000 лет назад получила от какой-то другой популяции, с которой ранее не было генетического обмена, полезный аллель D в результате эпизодического скрещивания, и этот аллель благодаря своей полезности быстро распространился. В первом случае в человеческом геноме должно быть множество генов с такой же генеалогией, как у гена microcephalin. Авторы проверили это предположение, проанализировав базы данных по полиморфизму человеческих генов, и пришли к выводу, что ничего подобного не наблюдается.

Таким образом, по мнению авторов, возможно только одно правдоподобное объяснение наблюдаемой картины. Популяция Homo sapiens 37 000 лет назад получила D-аллель гена microcephalin в результате скрещивания с представителем какой-то другой популяции гоминид, с которой до этого не было активного обмена генами в течение полумиллиона лет или более. Аллель оказался полезным и быстро распространился.

Кто были эти «другие гоминиды»? Скорее всего (хотя и не обязательно), это были неандертальцы, с которыми наши прямые предки в то время проживали на одной территории в Европе. Вычисленное авторами время возникновения изоляции между нашими предками и «носителями D-аллелей» (530 тысяч лет или более) примерно совпадает со временем расхождения сапиенсов и неандертальцев, определенным по митохондриальной ДНК (320–740 тысяч лет).

Авторы отмечают, что вышедшие из Африки сапиенсы были чужаками в Евразии, заселенной древними представителями рода Homo. Эти последние наверняка были в чем-то лучше приспособлены к местным условиям. А в чем-то они могли и опередить африканцев в общем для гоминид эволюционном движении в сторону всё большего «очеловечивания». И сапиенсы, скрещиваясь с аборигенами, вполне могли позаимствовать у них кое-какие полезные гены. Авторы полагают, что D-аллель микроцефалинового гена, скорее всего, не единственный случай такого рода. Должны найтись и другие гены, полученные нашими предками от других видов Homo.

В самое ближайшее время может стать реальностью выделение из ископаемых костей и «прочтение» не только митохондриальной, но и ядерной ДНК. И тогда мы сможем узнать точно, от кого нам достался D-аллель микроцефалинового гена.

Источник: Patrick D. Evans, Nitzan Mekel-Bobrov, Eric J. Vallender, Richard R. Hudson, Bruce T. Lahn. Evidence that the adaptive allele of the brain size gene microcephalin introgressed into Homo sapiens from an archaic Homo lineage // PNAS, doi: 10.1073/pnas.0606966103 published online Nov 7, 2006.

Александр Марков


Комментарии (13)



Последние новости: АнтропологияГенетикаАлександр Марков

23.05
В Китае найдены древнейшие многоклеточные водоросли
18.05
Обнаружены одноклеточные организмы с ядром, но без митохондрий
16.05
Уровень полученного образования отчасти зависит от генов
13.05
Удалось проследить зарождение и развитие меланомы от первой раковой клетки
10.05
ГМО будут совершенствоваться при помощи искусственной эволюции
4.05
Рост концентрации CO2 в атмосфере способствует увеличению растительного покрова
25.04
Расшифрованы генетические основы быстрых эволюционных изменений размера клюва у дарвиновых вьюрков
20.04
Расшифровка древней ДНК рассказала о происхождении южноамериканских индейцев
18.04
Ученые выяснили, почему бактериофагам трудно бороться с иммунной системой бактерий
12.04
Рибоза и другие сахара могут синтезироваться в частицах межзвездного льда под действием ультрафиолетового излучения


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия