Однако, поскольку все образцы, достаточно хорошо сохранившиеся для получения достаточного количества ДНК, принадлежали женщинам, всесторонние исследования Y-хромосом неандертальцев и денисовцев еще не представлялись возможным. В отличие от остальной части аутосомного генома, который представляет собой богатый набор тысяч генеалогий предков любого человека, Y-хромосомы имеют особый способ наследования – они передаются исключительно от отца к сыну.
Y-хромосомы, а также наследуемая по материнской линии митохондриальная ДНК имеют чрезвычайно важное значение для изучения истории человечества.
Новый метод идентификации молекул Y-хромосомы
В этом исследовании ученые определили трех неандертальцев мужского пола и двух денисовцев, которые потенциально подходили для анализа ДНК, и разработали подход к выделению молекул Y-хромосомы человека из большого количества микробной ДНК, которая обычно загрязняет древние кости и зубы.
Это позволило им реконструировать последовательности Y-хромосомы этих людей, что было бы невозможно с использованием традиционных подходов.
Сравнивая архаичные человеческие Y-хромосомы друг с другом и с Y-хромосомами людей, живущих сегодня, команда обнаружила, что Y-хромосомы неандертальца и современного человека больше похожи друг на друга, чем на денисовские Y-хромосомы. "Это было для нас большим сюрпризом. Изучая их аутосомную ДНК, мы знаем, что неандертальцы и денисовцы были тесно связаны между собой и что люди, живущие сегодня, являются их более далекими эволюционными родственниками. Прежде чем мы впервые посмотрели на данные, мы ожидали, что их Y-хромосомы покажут аналогичную картину », – говорит Мартин Петр, ведущий автор исследования.
Исследователи также подсчитали, что самый недавний общий предок Y-хромосом неандертальца и современного человека жил около 370000 лет назад, намного позже, чем считалось ранее.
К настоящему времени точно установлено, что все люди неафриканского происхождения несут небольшое количество неандертальской ДНК в результате скрещивания между неандертальцами и современными людьми примерно 50 000-70 000 лет назад, вскоре после того, как современные люди мигрировали из Африки и начали распространяться. вокруг света. Однако вопрос о том, могут ли неандертальцы быть носителями современной человеческой ДНК, является предметом некоторых дискуссий.
Эти последовательности Y-хромосомы теперь предоставляют новое свидетельство того, что неандертальцы и ранние современные люди встречались и обменивались генами до основной миграции из Африки – потенциально еще 370000 лет назад и, безусловно, более 100000 лет назад.
Это означает, что некоторая популяция, тесно связанная с ранними современными людьми, должна быть уже в то время в Евразии. Удивительно, но это скрещивание привело к замене исходных Y-хромосом неандертальцев на хромосомы ранних современных людей – закономерность, аналогичная той, что наблюдалась для митохондриальной ДНК неандертальцев в более раннем исследовании.
Отбор по Y-хромосомам от раннего современного человека
Поначалу полная замена как Y-хромосомы, так и мтДНК у ранних неандертальцев вызвала недоумение, поскольку такие события замены вряд ли произойдут случайно.
Однако исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы показать, что известный небольшой размер популяций неандертальцев мог привести к накоплению вредных мутаций в их Y-хромосомах, которые снизили бы их эволюционную приспособленность. Это очень похоже на ситуации, когда чрезвычайно малые размеры популяции и инбридинг могут иногда увеличивать заболеваемость некоторыми болезнями. «Мы предполагаем, что, учитывая важную роль Y-хромосомы в воспроизводстве и фертильности, более низкая эволюционная приспособленность Y-хромосом неандертальцев могла вызвать естественный отбор в пользу Y-хромосом ранних современных людей, что в конечном итоге привело к их замене», – говорит Мартин Петр.
Джанет Келсо, старший автор исследования, оптимистично считает, что эта гипотеза замены может быть проверена в ближайшем будущем: «Если мы сможем получить последовательности Y-хромосомы у неандертальцев, которые жили до этого предполагаемого раннего события интрогрессии, например, возрастом 430 000 лет. Неандертальцы из Сима-де-лос-Уэсос в Испании, мы прогнозируем, что они все еще будут иметь оригинальную неандертальскую Y-хромосому и, следовательно, будут больше похожи на денисовцев, чем на современных людей."