Неандертальцы почти исчезли после серьезного генетического «бутылочного горла»

Фото из открытых источников

Неандертальцы почти исчезли после генетического «бутылочного горла» около 65 000 лет назад, и новое исследование показывает, где сохранились последние выжившие представители этой Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Неандертальцы когда-то обитали на огромной территории Евразии, от Западной Европы до Южной Сибири. Однако новое исследование предполагает, что их мир резко сузился около 65 000 лет назад, когда серьезное сокращение численности популяции, по-видимому, уничтожило многие линии и оставило более поздних неандертальцев, произошедших в основном от меньшей сохранившейся группы на юго-западе Франции.

Исследование проводилось международной группой ученых под руководством Тюбингенского университета.  Ученые проанализировали десять недавно секвенированных образцов митохондриальной ДНК из останков неандертальцев, найденных в Бельгии, Франции, Германии и Сербии. Эти образцы были сопоставлены с 49 ранее опубликованными образцами.

Экспертам удалось проследить изменения в разнообразии, перемещениях и сокращении численности неандертальцев с гораздо большей детализацией, чем раньше.

Неандертальцы впервые появились примерно 300 000 лет назад и широко распространились по Европе и некоторым частям Азии. Тем не менее, многие основные вопросы об истории их популяции остаются нерешенными.

«У нас до сих пор нет полного понимания истории популяции неандертальцев, а также демографических процессов, которые привели к их вымиранию», — сказал эксперт по доисторической археологии в Университете Фридриха-Александра Эрланген-Нюрнберг (FAU) Торстен Утмайер. «Карты археологических памятников позволяют предположить, что в течение последнего ледникового периода произошло событие, вызвавшее резкое сокращение географического распространения и генетического разнообразия ранней популяции. Считалось, что выжила лишь небольшая группа, и что все последующие неандертальцы произошли от этой группы. В генетике такие процессы называются «бутылочными горлышками»».

Исследовательская группа сосредоточилась на митохондриальной ДНК, или мтДНК, которая часто оказывается особенно полезной в археологии, поскольку она более распространена и её легче извлечь из древних останков, чем ядерную ДНК.

«Образцы мтДНК берутся не из клеточного ядра, а из митохондрий — одноклеточных структур, которые регулируют энергетический метаболизм клетки и имеют собственную ДНК», — пояснил Утмайер.

Один из недавно проанализированных образцов принадлежал эмбриону неандертальца, обнаруженному в 1968 году в пещере Сессельфельсгротт в немецкой долине Альтмюль. Этот экземпляр оказался особенно важным для дальнейшего исследования.

На основе этих образцов исследователи смогли идентифицировать родословные и сравнить степень родства различных групп неандертальцев друг с другом во времени и пространстве.

«МтДНК мутирует гораздо реже, чем ядерная ДНК, которая, помимо прочего, играет ключевую роль в определении нашей внешности и физического строения», — сказал Утмайер. «Однако степень диверсификации образцов мтДНК позволяет понять, насколько тесно были связаны между собой группы неандертальцев, от которых происходят окаменелости костей и зубов».

Такая работа стала возможной благодаря новым методам, позволяющим расшифровывать сильно деградированный генетический материал, изучение которого раньше было практически невозможным. Исследователи также смогли оценить возраст некоторых образцов непосредственно на основе одних только генетических данных.

Традиционные методы датирования не всегда эффективны для всех древних останков. В данном случае сочетание генетического сравнения с оценкой возраста помогло команде восстановить гораздо более четкую хронологию поздней истории неандертальцев.

Результаты показывают, что последнее крупное сокращение численности популяции произошло около 65 000 лет назад. До этого популяция неандертальцев, по-видимому, была гораздо более распространённой и разнообразной.

«Еще 130 000 лет назад неандертальцы были широко распространены по всей Западной Евразии, преимущественно на территории современной Северной Германии и Бельгии», — сказал Утмайер. «На Кавказе существовали отдельные группы, и даже одна — в Алтайских горах на юге Сибири».

Однако со временем как их генетическое разнообразие, так и географическое распространение, по-видимому, сократились. Исследование предполагает, что их основная популяция сместилась в сторону юго-западной Франции, которая, возможно, служила убежищем во время особенно сурового климатического периода.

«Мы предполагаем, что климатические условия 65 000–60 000 лет назад, очень холодный и засушливый период, спровоцировали отступление в это убежище и вымирание оставшихся линий неандертальцев», — сказал Утмайер.

После этого неандертальцы, по-видимому, снова расселились. Но к тому времени почти все более поздние группы, похоже, произошли от этой сократившейся популяции, сосредоточенной на юго-западе Франции. Это событие, возможно, коренным образом изменило генетический состав неандертальцев, появившихся позже.

Однако возникла неожиданная сложность. В пещере Мандрин в долине Роны, внутри того, что когда-то было убежищем, археологи обнаружили скелет неандертальца, известного как Торин.  Его митохондриальная ДНК сильно отличалась от ДНК других известных выживших после «бутылочного горла».

«До недавнего времени считалось, что Торин принадлежал к изолированной группе, которая оставалась на очень небольшой территории», — пояснил Утмайер. «Однако проведенный генетический анализ показал, что плод из пещеры Сессельфельсгротт в долине Альтмюль, останки которого относятся к аналогичному периоду, также был связан с этой группой. По-видимому, род Торина был распространен шире, чем считалось ранее. Это открытие нас действительно удивило».

Это открытие позволяет предположить, что эта, казалось бы, необычная линия потомков не была столь изолированной, как казалось на первый взгляд. Напротив, она могла распространиться на гораздо большей территории, чем кто-либо предполагал.

Исследование также предоставляет новые сведения о заключительном этапе истории неандертальцев.

«Сочетание анализа ДНК и определения возраста показало, что резкое сокращение численности населения началось около 45 000 лет назад», — сказал Утмайер.

Исследователи утверждают, что до сих пор точно не ясно, что именно вызвало их вымирание примерно 3000 лет спустя. Возможно, не было какой-то одной единственной причины.

Различия в социальных сетях, возможно, сыграли свою роль, как и появление и распространение Homo sapiens sapiens по Европе. Конкуренция, климатическое давление и демографическая слабость также могли сыграть свою роль.

Существует также вероятность того, что некоторые из последних неандертальцев были частично ассимилированы в популяции современных людей в результате скрещивания.

«Современные люди и неандертальцы были способны к скрещиванию, поэтому в нас до сих пор присутствует небольшой процент неандертальской ДНК», — заключил Утмайер.