Призраки эволюции: как ДНК выдает древние популяции, не оставившие следов в камне

Термин «линии-призраки» может звучать как нечто паранормальное, но на самом деле он rooted in real science, о котором генетические исследования рассказали нам совсем недавно.

Так что же такое линия-призрак?

Линия-призрак — это вымершая популяция, которая не оставила после себя ископаемых останков, но чьи следы все еще можно обнаружить в геномах многих ныне живущих существ, включая людей и других приматов. Палеоантрополог из Университета Висконсин-Мэдисон Джон Хоукс определяет их как «древние группы, которые вымерли, но не прежде, чем передали часть своих генов другим популяциям, сумевшим выжить».

Подпишитесь на нашу еженедельную рассылку «Маленькие тайны жизни», чтобы узнавать о новых загадках до того, как они появятся в сети.

У животных в целом, не только у людей, обнаружение линий-призраков происходило «в основном случайно», — рассказал Live Science Лов Дален, эволюционный генетик из Стокгольмского университета, изучающий вымерших животных. «Нашей целью было изучение эволюции мамонтов, полорогих и леммингов, и обнаружение этих линий-призраков стало полной неожиданностью».

Анализируя древнюю ДНК, извлеченную из замерзших ископаемых останков ключевых животных ледникового периода, ныне вымерших (включая мамонтов, плейстоценовых яков и некоторые виды леммингов), Дален и его коллеги обнаружили несколько древних популяций, о существовании которых рассказала только генетика.

Эти линии-призраки указывают на то, что генетическое разнообразие — диапазон наследуемых признаков внутри популяции — во время последнего ледникового периода было выше, чем сейчас. «Это определенно та картина, которую мы наблюдаем у современных арктических видов», — сказал Дален. «Практически у всех из них в прошлом генетическое разнообразие было намного выше, и для меня это иллюстрирует, насколько важны были прошлые изменения климата для формирования современного биоразнообразия».

Но линии-призраки слишком важны, чтобы полагаться только на случайные находки. «Становится все более очевидным, что нам необходимо использовать подход с изучением древней ДНК для полной количественной оценки прошлых изменений биоразнообразия», — добавил Дален.

Человеческие «призраки»

Генетические призраки в эволюции человека особенно интересны ученым, поскольку они раскрывают гораздо более сложную историю нашего происхождения, чем предполагали многие эксперты.

Линии-призраки, обнаруженные в геномах современных людей и наших вымерших родственников, произвели революцию в изучении миллионов лет эволюции человека.

Большинство ученых когда-то считали, что эволюция человека проходила равномерно через известные стадии, кульминацией которых стало появление Homo sapiens в Африке около 300 000 лет назад и последующее вытеснение им всех других форм людей, с некоторым ограниченным скрещиванием.

Однако генетический анализ за последние два десятилетия выявил следы нескольких человеческих линий-призраков в происхождении современных людей, а также в древней ДНК, извлеченной из окаменелостей. Эти человеческие линии-призраки — отголоски архаичных групп, которые существовали сотни тысяч или даже миллионы лет, но не оставили после себя известных ископаемых останков.

«Наша дисциплина перешла от упрощенной, прямолинейной линейной модели эволюции к более „кустистой“ модели при описании последних 7 миллионов лет», — сообщил Live Science по электронной почте Майкл Петралья, палеоантрополог из Университета Гриффита в Австралии.

По его словам, эволюционное «древо» человека становилось все больше и менее четким — превращаясь в «переплетенный ручей» древних групп — по мере выявления все новых линий-призраков, и оно продолжает расти.

Когда вновь найденные окаменелости совпадают с «генетикой призраков», линии перестают быть призрачными («депризрачиваются»), и это «депризрачивание» человеческих линий является важной областью исследований. «С применением анализа ДНК стало ясно, что в нашей эволюции существовали пробелы, указывающие на наличие популяций-призраков, для которых в палеонтологической летописи не было четких свидетельств», — сказал Петралья.

«Сверхдревние» предки

Ученые видели следы человеческих линий-призраков в геномах некоторых современных популяций людей в частях Западной Африки, Азии и Океании. Петралья отмечает, что палеоантропологические исследования сосредоточены на группе «сверхдревних» гомининов, известных только по их генам.

Эта древняя человеческая линия-призрак отделилась от нашего собственного семейного древа, включающего современных людей, неандертальцев и денисовцев, примерно от 2 миллионов до 1,8 миллиона лет назад — примерно в то время, когда Homo erectus был доминирующим видом в Африке.

От сверхдревней линии-призрака не существует ископаемых останков, поэтому ученые сделали вывод о ее существовании только по наличию генов-призраков в результатах анализа геномов неандертальцев, денисовцев и Homo sapiens.

Однако картина осложняется путаницей, вызванной скрещиванием. «Генетические исследования показывают, что предки денисовцев, неандертальцев и Homo sapiens встречались и скрещивались несколько раз», — сказал Петралья. «Это вызвало споры о поиске последнего общего предка и понимании линии потомков».

Существуют генетические доказательства того, что денисовцы скрещивались со сверхдревней линией по крайней мере в двух отдельных эпизодах скрещивания, что привело к относительно большому количеству «призрачных» генов от сверхдревней человеческой линии в геномах денисовцев и тех современных людей, которые имеют денисовское происхождение.

«Сейчас наступили захватывающие времена в изучении эволюции человека, и все больше данных подтверждают, что эволюция гомининов была гораздо сложнее, чем представлялось ранее, включая множественные скрещивания, которые сделали нас такими, какие мы есть сегодня», — резюмировал Петралья.