Исследователи выявили 200 000 лет скрещивания людей и неандертальцев

Фото из открытых источников

Веками мы считали неандертальцев своими дальними родственниками — отдельным видом, давно исчезнувшим. Но благодаря генетическим исследованиям с использованием искусственного интеллекта учёные раскрыли гораздо более запутанную историю. Современные люди и неандертальцы не просто пересекались; они неоднократно скрещивались, обменивались генами и даже объединяли популяции на протяжении почти 250 000 лет. Эти открытия свидетельствуют о том, что неандертальцы никогда по-настоящему не исчезали — они были ассимилированы. Их наследие живёт в нашей ДНК, меняя наше понимание того, что значит быть человеком. Новое исследование было опубликовано в журнале Science.

Когда в 1856 году были обнаружены первые кости неандертальцев, это вызвало поток вопросов об этих загадочных древних людях. Были ли они похожи на нас или же принципиально отличались от нас? Сотрудничали ли с ними наши предки, враждовали ли с ними или даже строили отношения? Открытие денисовцев, группы, близкородственной неандертальцам и некогда обитавшей в разных частях Азии, добавило ещё больше интриги в эту историю.

Теперь группа исследователей, состоящая из генетиков и специалистов по искусственному интеллекту, раскрывает новые пласты этой общей истории. Под руководством Джошуа Эйки, профессора Института интегративной геномики Льюиса-Сиглера в Принстоне, группа обнаружила убедительные доказательства генетического обмена между ранними группами людей, что указывает на гораздо более глубокие и сложные отношения, чем считалось ранее.

«Это первый случай, когда генетики выявили множественные волны смешения современных людей и неандертальцев», — сказал Лиминг Ли, профессор кафедры медицинской генетики и биологии развития Юго-Восточного университета в Нанкине (Китай).

«Теперь мы знаем, что на протяжении большей части истории человечества мы контактировали с современными людьми и неандертальцами», — сказал Эйки. Гоминины, наши ближайшие предки, отделились от генеалогического древа неандертальцев около 600 000 лет назад, а затем, примерно 250 000 лет назад, приобрели наши современные физические характеристики.

«С тех пор и до исчезновения неандертальцев — то есть на протяжении примерно 200 000 лет — современные люди взаимодействовали с популяциями неандертальцев», — сказал он.

Неандертальцы, которых когда-то считали медлительными и недалекими, теперь рассматриваются как искусные охотники и изготовители орудий труда, которые лечили травмы друг друга с помощью сложных методов и были хорошо приспособлены к жизни в условиях холодной европейской погоды.

Используя геномы 2000 современных людей, а также трех неандертальцев и одного денисовца, Эйки с командой составили карту потока генов между группами гомининов за последние четверть миллиона лет.

Исследователи использовали разработанный ими несколько лет назад генетический инструмент IBDmix, который использует методы машинного обучения для расшифровки генома. Предыдущие исследователи сравнивали геномы человека с «референтной популяцией» современных людей, которые, как считалось, имели мало или совсем не имели ДНК неандертальцев или денисовцев.

Команда Аки установила, что даже те упомянутые группы, которые живут за тысячи миль к югу от неандертальских пещер, имеют следы неандертальской ДНК, вероятно, принесенные на юг путешественниками (или их потомками).

С помощью IBDmix команда Эйки определила первую волну контактов около 200–250 000 лет назад, еще одну волну 100–120 000 лет назад и самую крупную около 50–60 000 лет назад.

«На сегодняшний день большинство генетических данных свидетельствуют о том, что современные люди появились в Африке 250 000 лет назад, оставались там в течение следующих 200 000 лет, а затем решили расселиться из Африки 50 000 лет назад и заселить остальной мир», — говорит Эйки. «Наши модели показывают, что длительного периода застоя не было, но вскоре после появления современных людей мы начали мигрировать из Африки и возвращаться в неё. Для меня эта история — о расселении, о том, что современные люди перемещались и встречались с неандертальцами и денисовцами гораздо чаще, чем мы предполагали ранее».

Такое видение человечества в движении совпадает с археологическими и палеоантропологическими исследованиями, предполагающими культурный обмен и обмен орудиями труда между группами гомининов.

Основная идея Ли и Эйки заключалась в поиске ДНК современного человека в геномах неандертальцев, а не наоборот.

«Подавляющее большинство генетических исследований за последнее десятилетие было сосредоточено на том, как спаривание с неандертальцами повлияло на фенотипы современных людей и нашу эволюционную историю, но эти вопросы актуальны и интересны и в обратном случае», — объясняет Эйки.

Они поняли, что потомки этих первых волн скрещивания неандертальцев с современными людьми, должно быть, оставались с неандертальцами, не оставив никаких следов в современных людях. «Благодаря тому, что теперь мы можем включать неандертальский компонент в наши генетические исследования, мы видим эти более ранние расселения способами, которые были недоступны нам раньше», — отмечает Эйки.

Последним фрагментом головоломки стало открытие, что численность неандертальцев была меньше, чем считали ранее исследователи.

Учёные часто оценивают размер популяции, анализируя генетическое разнообразие. В целом, чем больше вариаций в геноме, тем больше группа. Но когда команда Эйки применила свой инструмент IBDmix, они обнаружили, что значительная часть видимого разнообразия в ДНК неандертальцев на самом деле обусловлена генами, унаследованными от современных людей, популяция которых была гораздо более многочисленной.

Благодаря этим новым данным ученые снизили оценку численности популяции неандертальцев с примерно 3400 до примерно 2400 особей.

В совокупности эти результаты помогают объяснить, как неандертальцы исчезли из ископаемых и генетических записей около 30 000 лет назад.

«Я не люблю говорить «вымирание», потому что считаю, что неандертальцы в значительной степени были ассимилированы», — сказал Эйки. Его идея заключается в том, что популяция неандертальцев постепенно сокращалась, пока последние выжившие не влились в современные человеческие сообщества.

Эта «модель ассимиляции» была впервые сформулирована Фредом Смитом, профессором антропологии в Университете штата Иллинойс, в 1989 году. «Наши результаты предоставляют убедительные генетические данные, согласующиеся с гипотезой Фреда, и я думаю, что это действительно интересно», — сказал Эйки.

«Неандертальцы балансировали на грани вымирания, вероятно, очень долго. Если сократить их численность на 10–20%, как, по нашим оценкам, и происходит, это будет существенное сокращение популяции, которая и без того находится под угрозой», — сказал он. «Современные люди, по сути, были подобны волнам, разбивающимся о берег, которые медленно, но верно разрушали пляж. В конце концов, мы просто демографически превзошли неандертальцев и включили их в популяцию современных людей».