У ДНК сучасних людей зберігаються фрагменти від двох невідомих давніх людських ліній, старших за неандертальців і денисівців. До такого висновку дійшла команда з Каліфорнійського університету в Берклі, застосувавши новий метод аналізу геномів, про який розповідає видання SciTechDaily.
Раніше було відомо, що неандертальці та денисівці схрещувалися з предками сучасних людей, залишивши помітні сліди в нашій ДНК. Нова робота показує, що історія ще складніша: Homo sapiens також отримали спадковий матеріал від двох набагато давніших, досі не ідентифікованих груп гомінінів.
Як шукають сліди вимерлих родичів без їхньої ДНК
Щоб виявити ці приховані зв’язки, група Прії Мурджані (Priya Moorjani) розробила метод TRACE (TRacking Archaic Contributions via ARG Estimation). Він дозволяє відновлювати давні родоводи, спираючись не на ДНК з викопних решток, а на сотні повних геномів сучасних людей.
TRACE будує так званий ancestral recombination graph (ARG) — «граф предкового рекомбінування», який показує, як різні ділянки ДНК пов’язані спільним походженням у часі. У цих генеалогічних деревах дослідники шукають фрагменти, чия історія простягається незвично далеко в минуле, що вказує на внесок давно вимерлих популяцій.
Спершу метод протестували на добре відомих прикладах. TRACE успішно виявив давні ділянки, що збігаються з послідовністю ДНК неандертальців, які становлять близько 1% геному сучасних людей. Аналіз геномів азійських та океанійських популяцій так само правильно «знайшов» відомі регіони, успадковані від денисівців.
Однак значна частина дуже давніх фрагментів не відповідала ні неандертальцям, ні денисівцям. Це й стало ключовою підказкою: у нашій ДНК присутні сліди ще двох окремих ліній, які увійшли до людської родини в різні періоди.
«Примарний» предок у геномі всіх сучасних людей
Перша невідома популяція, яку дослідники назвали «примарним предком», схрещувалася з сучасними людьми в Африці понад 50 000 років тому, ще до останньої великої міграції Homo sapiens з Африки до Європи та Азії.
За оцінками команди, ДНК від цієї лінії становить приблизно 1% геному сучасної людини — це співмірно з внеском неандертальців. Водночас сама «примарна» лінія відокремилася від предків Homo sapiens близько 800 000 років тому, приблизно в той самий період, коли розійшлися еволюційні гілки неандертальців і денисівців.
Співавторка дослідження, аспірантка Юлін Чжан (Yulin Zhang), зазначає, що попередні роботи лише припускали існування невідомої архаїчної домішки, але не могли сказати, чи обмежується вона Африкою і коли саме відбулося схрещування. TRACE дозволив не тільки підтвердити цю домішку, а й локалізувати конкретні ділянки геному, успадковані від «примарної» лінії.
Аналіз показав, що ця спадковість присутня у всіх сучасних людей, а не лише в африканських популяціях. Загалом близько 2% геному сучасної людини походить від різних архаїчних гомінінів, і кожна людина має приблизно 0,5–1% ДНК саме від цього «примарного» предка.
«Суперархаїчний» предок старший за мільйон років
Друга невідома популяція отримала назву «суперархаїчний предок». Вона належала до лінії гомінінів, що існувала ще 1,8 мільйона років тому. Ця група схрещувалася не безпосередньо з Homo sapiens, а з денисівцями в Євразії.
Щоб виявити цей сигнал, дослідники детально вивчили геноми людей з Океанії, де частка денисівської спадковості може сягати 4%. Виявилося, що «суперархаїчні» фрагменти містяться всередині ділянок, успадкованих від денисівців. Це означає, що спочатку денисівці отримали цю ДНК від ще давнішої популяції, а вже потім передали її сучасним людям.
За оцінками авторів, геноми денисівців містили приблизно 3–5% ДНК суперархаїчного походження, але до наших днів дійшла лише невелика частина цих фрагментів. Постдокторант Арджун Бідданда (Arjun Biddanda) підкреслює, що це відкриття демонструє внесок людської лінії, яка жила понад мільйон років тому, попри повну відсутність її секвенованої ДНК.
Обидві невідомі лінії за часом розходження збігаються з відомими групами середнього плейстоцену в Африці (близько 800 тисяч років тому) та популяціями Homo erectus у Євразії (приблизно 1,8 мільйона років тому). Однак прямо ототожнювати «примарного» і «суперархаїчного» предків із конкретними видами поки що неможливо.
Людська еволюція як мережа, а не дерево
Результати підтримують уявлення про еволюцію людини як про складну мережу, а не просте розгалужене дерево. Протягом значної частини останнього мільйона років ранні Homo sapiens неодноразово зустрічалися й схрещувалися з близькими видами гомінінів в Африці та Євразії.
Команда показала, що внесок цих архаїчних груп розподілений по всьому геному, причому «примарна» спадковість виявляється навіть у регіонах, які раніше вважалися «несумісними» з ДНК неандертальців і денисівців.
Особливу увагу привертає те, що багато успадкованих архаїчних сегментів зосереджені в ділянках, пов’язаних з імунною системою та обміном речовин. За словами Мурджані, це логічно: адаптація до нових патогенів і джерел їжі була одним із найсильніших чинників відбору в історії людства. Схрещування з іншими групами людей приносило нові варіанти генів, які могли виявитися корисними й закріпитися в популяціях.
Що може відкрити TRACE далі
Автори очікують, що зі зростанням і різноманіттям глобальних баз геномів TRACE дозволить виявити ще слабші сигнали від інших, досі невідомих ліній. Додаткові геноми денисівців, а також нові дані з білків Homo erectus можуть допомогти точніше встановити, ким були «суперархаїчні» предки.
Мурджані наголошує, що подібні обчислювальні методи відкривають «наступний фронтир» у вивченні еволюції, адже дають змогу відновлювати приховані епізоди минулого навіть без прямої ДНК з викопних решток. TRACE можна застосовувати й до інших видів, щоб простежити, наскільки поширеними були давні схрещування в різних гілках «дерева життя».