Od odkrycia pierwszych kości neandertalczyków naukowcy badają tych pradawnych homininów. Jak bardzo różnią się od nas? Jak bardzo są do nas podobni? Czy nasi przodkowie mieli z nimi interakcje, przyjazne czy konfliktowe? Niedawne odkrycie Denisowian, grupy podobnej do neandertalczyków, która zamieszkiwała Azję i Oceanię, dodatkowo rozszerzyło pytania dotyczące naszej przeszłości.

Teraz międzynarodowy zespół genetyków i ekspertów sztucznej inteligencji przynosi nowe odkrycia dotyczące historii genetycznej interakcji między homininami. Pod przewodnictwem Joshuy Akeya, profesora w Lewis-Sigler Institute for Integrative Genomics w Princeton, naukowcy odkryli historię wymiany genetycznej, która wskazuje na znacznie bliższe powiązania między tymi wczesnymi grupami ludzkimi, niż wcześniej sądzono.

"To pierwszy raz, gdy genetycy zidentyfikowali wiele fal mieszania się współczesnych ludzi z neandertalczykami", powiedział Liming Li, profesor w Wydziale Genetyki Medycznej i Biologii Rozwoju na Southeast University w Nankinie, Chiny, który wykonał tę pracę jako naukowy współpracownik w laboratorium Akeya.

"Teraz wiemy, że współcześni ludzie i neandertalczycy mieli kontakt przez większość historii ludzkości", powiedział Akey. Hominini, którzy są naszymi najbliższymi przodkami, oddzielili się od linii neandertalczyków około 600 000 lat temu, a nasze nowoczesne cechy fizyczne rozwinęły się około 250 000 lat temu.

"Od tego czasu aż do zniknięcia neandertalczyków, czyli około 200 000 lat, współcześni ludzie mieli interakcje z populacjami neandertalczyków", dodał.

Wyniki ich pracy zostały opublikowane w bieżącym numerze czasopisma Science.

Neandertalczycy, którzy kiedyś byli stereotypowo przedstawiani jako powolni i ograniczeni w umiejętnościach, są teraz postrzegani jako zręczni myśliwi i wytwórcy narzędzi, którzy leczyli swoje rany zaawansowanymi technikami i byli dobrze przystosowani do zimnego klimatu europejskiego.

(Uwaga: wszystkie te grupy homininów są ludźmi, ale aby uniknąć ciągłego podawania "neandertalscy ludzie", "denisowiańscy ludzie" i "pradawne wersje naszych gatunków", archeolodzy i antropolodzy często używają skrótów neandertalczycy, Denisowianie i współcześni ludzie.)

Mapowanie przepływu genów
Używając genomów 2000 żyjących ludzi oraz trzech neandertalczyków i jednego Denisowianina, Akey i jego zespół mapowali przepływ genów między grupami homininów na przestrzeni ostatnich 250 000 lat.

Naukowcy użyli narzędzia genetycznego, które zaprojektowali kilka lat temu, nazwanego IBDmix, które wykorzystuje techniki uczenia maszynowego do dekodowania genomów. Wcześniejsi badacze polegali na porównywaniu ludzkich genomów z "populacją referencyjną" współczesnych ludzi, o których sądzono, że mają mało lub wcale DNA neandertalczyków lub Denisowian.

Zespół Akeya stwierdził, że nawet te grupy referencyjne, żyjące tysiące mil na południe od jaskiń neandertalczyków, mają ślady DNA neandertalczyków, prawdopodobnie przyniesione przez podróżników (lub ich potomków).

Za pomocą narzędzia IBDmix zespół Akeya zidentyfikował pierwszą falę kontaktów około 200-250 000 lat temu, drugą falę 100-120 000 lat temu i największą falę 50-60 000 lat temu.

To znacznie różni się od wcześniejszych danych genetycznych. "Dotychczasowe dane genetyczne sugerują, że współcześni ludzie ewoluowali w Afryce około 250 000 lat temu, pozostali tam przez następne 200 000 lat, a następnie rozprzestrzenili się poza Afrykę około 50 000 lat temu i zasiedlili resztę świata", powiedział Akey.

"Nasze modele pokazują, że nie było długiego okresu stagnacji, ale że współcześni ludzie krótko po pojawieniu się zaczęli migrować z Afryki i wracać do Afryki", powiedział. "Dla mnie ta historia mówi o rozproszeniu, że współcześni ludzie przemieszczali się i spotykali z neandertalczykami i Denisowianami znacznie częściej, niż wcześniej rozpoznaliśmy."

Ta wizja ludzkości w ruchu zgadza się z badaniami archeologicznymi i paleoantropologicznymi, które sugerują wymianę kulturową i narzędzi między grupami homininów.

Genetyczny wgląd
Kluczowym wglądem Li i Akeya było szukanie DNA współczesnych ludzi w genomach neandertalczyków, a nie odwrotnie. "Większość badań genetycznych w ostatnim dziesięcioleciu koncentrowała się na tym, jak parowanie z neandertalczykami wpływa na fenotypy współczesnych ludzi i naszą historię ewolucyjną — ale te pytania są również istotne i interesujące w odwrotnym przypadku", powiedział Akey.

Uświadomili sobie, że potomkowie tych pierwszych fal parowania między neandertalczykami a współczesnymi ludźmi musieli pozostać z neandertalczykami, pozostawiając tym samym ślady w ich zapisie genetycznym. "Teraz, gdy możemy uwzględnić komponent neandertalski w naszych badaniach genetycznych, widzimy te wcześniejsze dyspersje w sposób, którego wcześniej nie mogliśmy", powiedział Akey.

Ostatnim elementem układanki było odkrycie, że populacja neandertalczyków była mniejsza, niż wcześniej sądzono.

Modelowanie genetyczne tradycyjnie używało zmienności — różnorodności — jako zamiennika wielkości populacji. Im bardziej zróżnicowane geny, tym większa populacja. Ale używając IBDmix, zespół Akeya pokazał, że znaczna część tej pozornej różnorodności pochodzi z sekwencji DNA pobranych od współczesnych ludzi, z ich znacznie większą populacją.

W rezultacie efektywna populacja neandertalczyków została zrewidowana z około 3400 osobników hodowlanych do około 2400.

Zniknięcie neandertalczyków
Gdy wszystko to się połączy, nowe odkrycia dają obraz tego, jak neandertalczycy zniknęli z zapisu około 30 000 lat temu.

"Nie lubię mówić 'wyginięcie', ponieważ myślę, że neandertalczycy zostali w dużej mierze wchłonięci", powiedział Akey. Jego idea polega na tym, że populacje neandertalczyków stopniowo zmniejszały się, aż ostatni ocalały zostali włączeni do wspólnot współczesnych ludzi.

Ten model "asymilacji" został po raz pierwszy zaproponowany przez Freda Smitha, profesora antropologii na Illinois State University, w 1989 roku. "Nasze wyniki dostarczają silnych dowodów genetycznych zgodnych z hipotezą Freda i myślę, że to naprawdę interesujące", powiedział Akey.

"Neandertalczycy długo byli na skraju wyginięcia", powiedział. "Jeśli zmniejszysz ich liczbę o 10 lub 20%, co pokazują nasze szacunki, to znaczne zmniejszenie już zagrożonej populacji.

"Współcześni ludzie byli jak fale uderzające o plażę, powoli, ale nieustannie erodując tę plażę. W końcu demograficznie przytłoczyliśmy neandertalczyków i włączyliśmy ich do współczesnych populacji ludzkich."

Źródło: Princeton University