Тайна исчезновения неандертальцев: разгадка может скрываться в "потерянном" гене
ДНК современных людей содержит гены неандертальцев, но один фрагмент загадочным образом исчез.
Тайна исчезновения неандертальцев может скрываться в Y-хромосоме / Фото: Facebook
Сегодня геном Homo sapiens содержит немного ДНК неандертальца. Эти генетические следы люди получили почти из всех частей генома неандертальца, за исключением половой Y-хромосомы, которая отвечает за формирование мужских особей. Почему так произошло – до сих пор остается загадкой.
Об этом пишет Science Alert.
Ученые продолжают искать ответ на вопрос – что же случилось с Y-хромосомой неандертальца. Было ли это случайностью или стало следствием особенностей спаривания, которые привели к вымиранию неандертальцев? По мнению ученых, ответить на этот вопрос может столетняя теория о выживаемости межвидовых гибридов.
Гены и хромосомы, которые определяют пол
Неандертальцы, ближайшие родственники современных людей Homo sapiens, жили в некоторых частях Европы и Азии до своего исчезновения около 30 000 лет назад. Генетические исследования открывают все больше информации о связях между нашими предками и этими давно вымершими родственниками. Совсем недавно выяснилось, что всплеск скрещивания между нашими видами произошел за относительно короткий промежуток времени около 47 000 лет назад.
Линии неандертальцев и Homo sapiens разошлись в период между 550 000 и 765 000 лет назад. Тогда неандертальцы переселились в Европу, а наши предки остались в Африке. Более полумиллиона лет эти линии эволюционировали по отдельности и не пересекались. Но затем люди тоже начали мигрировать в Европу и Азию, где встретились со своими родственниками между 40 000 и 50 000 лет назад.
Пик межвидовых скрещиваний длился примерно 7 тысяч лет, и отголоски этого ученые наглядно видят в геноме современного человека.
Ученые восстановили мужские и женские геномы неандертальцев из ДНК хорошо сохранившихся костей и зубов неандертальцев, найденных на территории Европы и Азии. Так же, как и Homo sapiens, геном неандертальца содержал около 20 000 генов, объединенных в 23 пары хромосом, полученных от каждого родителя. Как и у людей, неандертальские женщины имели две половые X-хромосомы, а мужчины – по одной хромосоме X и Y.
Сложнее всего оказалось секвенировать Y-хромосомы, потому что они содержат много повторяющейся "мусорной" ДНК. Поэтому до сих пор Y-геном неандертальца секвенирован лишь частично. Но те фрагменты, которые удалось восстановить, содержат версии нескольких человеческих генов.
Науке уже известно, что у людей и обезьян процесс развития эмбриона XY в мужскую особь запускает ген SRY, который находится в Y-хромосоме. Теоретически такой же процесс должен был быть и у неандертальцев, но обнаружить его в ископаемых останках пока не удалось.
Последствия межвидового спаривания людей и неандертальцев
Ученым удалось обнаружить гены неандертальцев в ДНК современных людей. При этом геномы европейцев содержат около 2% ДНК неандертальцев, у азиатов неандертальских генов чуть больше, а в генах африканцев совсем нет ДНК неандертальцев.
Интересно, что геномы некоторых древних Homo sapiens содержали до 6% ДНК неандертальцев. Это дает ученым основания предполагать, что гены неандертальцев постепенно исчезают.
По крайней мере половина генома неандертальца может быть составлена из фрагментов, обнаруженных в ДНК современных людей. Но при этом ни у одного современного человека не выявлено ни одного фрагмента Y-хромосомы неандертальца.
Почему не "выжили" Y-хромосомы неандертальцев
Ученые считают маловероятным, что Y-хромосома неандертальцев была потеряна случайно или что мужские особи неандертальцев не принимали участия в межвидовых спариваниях. Скорее всего, она выполняла свою функцию по созданию самцов хуже, чем человеческая, либо оказалась несовместима с другими генами Homo sapiens.
Если в парах человеческих женщин и мужчин-неандертальцев не было (или было недостаточно) выживших здоровых сыновей, Y-хромосома наших ближайших родственников просто исчезла через несколько тысяч поколений. В парах неандертальских женщин и мужчин Homo sapiens все сыновья получали человеческую Y-хромосому.
Кроме того, популяции неандертальцев всегда были небольшими, поэтому вероятность накопления нежизнеспособных мутаций была выше.
Теория бесплодных гибридов
Отсутствие Y-хромосомы неандертальца у современных людей можно объяснить "правилом Холдейна", которое описывает причины бесплодия у межвидовых гибридов.
В 1920-х годах британский биолог Дж. Б. С. Холдейн заметил, что если при скрещивании видов один пол оказывается бесплодным или имеет дефекты развития, это всегда пол с разными половыми хромосомами.
У млекопитающих и других животных, самки которых имеют ХХ-хромосомы, а самцы – XY, непропорционально много самцов-гибридов являются нежизнеспособными или бесплодными. У птиц, бабочек и других живых существ, самцы которых имеют ZZ-хромосомы, а самки — ZW, бесплодными оказываются самки.
Например, при скрещивании льва и тигра (лигеров и тигонов) самки плодовиты, а самцы бесплодны. При этом у всех известных бройлерных кур, которые тоже являются гибридами, бесплодны самки.
Теория Холдейна легко подтверждается практическими наблюдениями, но за сто лет ее существования генетики так и не нашли объяснения этому правилу.
Это правило может объяснить, почему Y-хромосома неандертальцев потерялась и вся их ветвь эволюции исчезла, оставив только генетические следы у современных людей. Это также позволяет предположить, что из-за мутировавшей в какой-то момент Y-хромосомы, создавшей репродуктивный барьер, неандертальцы и люди стали отдельными видами.
Напомним, люди унаследовали "ген жаворонка" от неандертальцев. Хотя большая часть генов, полученных современным человеком в результате древнего скрещивания, была отсеяна в ходе эволюции, небольшая часть осталась, скорее всего, потому, что они помогли ранним современным людям адаптироваться к новой среде обитания, когда они покинули Африку и перебрались в Евразию.
Читайте также: