Тайна исчезновения неандертальцев: разгадка может скрываться в "потерянном" гене
ДНК современных людей содержит гены неандертальцев, но один фрагмент загадочным образом исчез.
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.
Читайте также: Игрок своим голом вошел в историю континентального первенства. Нападающий сборной Албании и итальянского "Сассуоло" Недим Байрами забил самый быстрый гол в истории чемпионатов Европы. Подробнее: Албанский футболист забил самый быстрый гол в истории чемпионатов Европы
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 линию 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 геномов 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 половых 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 утрачена 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 всем 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.
