Най-старата човешка ДНК разкрива семейна мрежа, обхващаща Европа

Ваня Милева Последна промяна на 16 декември 2024 в 00:00 3799 0

Реконструкция на външния вид на жена от чешката пещера Злати Кун. Тя е имала вероятно тъмна кожа, тъмна коса и кафяви очи

Кредит Tom Björklund / Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology

Реконструкция на външния вид на жена от чешката пещера Злати Кун. Тя е имала вероятно тъмна кожа, тъмна коса и кафяви очи.

Публикувани са седем генома на ранни съвременни хора - Хомо сапиенс в Европа, два от които са декодирани с висока точност. Археолози са открили останките на хора, живели преди 49,5-42,2 хиляди години в германската пещера Илзенхьоле и чешката пещера Злати Кун. Учените не само установяват, че има биологични роднини сред индивидите от пещерата Илзенхьоле, но също така установяват, че жената от пещерата Злати Кун е роднина от пета или шеста степен на двама души от германската пещера, т.е. братовчедка.

Резултатите от изследването са публикувани в списание Nature.

Останките от Хомо сапиенс, живял в Европа преди повече от 40 хиляди години, са много редки. Поради тази причина доскоро бяха публикували анализи на ядрени ДНК само на индивиди от българската пещера Бачо Киро, румънската пещера Оаза и чешката пещера Злати Кун.

Висококачествените геноми от този период са още по-редки. По този начин за хората от съвременен анатомичен тип, живели преди повече от 40 хиляди години, преди това е бил наличен само един подобен геном (при това не от Европа) - ДНК с отлично съхранение е изолирана от фрагмент от бедрената кост на човек, починал в Западен Сибир преди около 45 хиляди години.

Така историята на първите съвременни хора в Европа и времето на тяхното смесване с неандерталците остава непълна.

Скорошно проучване хвърля светлина върху тази глава, разкривайки нови връзки между ранните европейски хора и неандерталците.

Миналия септември на симпозиума ISBA-10 изследователи съобщават, че са успели не само значително да подобрят качеството на разчитане на генома на жената от пещерата Злати Кун, но също така са получили друг висококачествен геном чрез изолиране на ДНК от останки от германската пещера Илзенхьоле в Ранис - най-старият досега, обект от епохата на горния палеолит в Германия, където са намерени останките на Хомо сапиенси.

Географски произход на останките на ранни съвременни хора, живели преди повече от 40 хиляди години, от които учените са успели да изолират древна ДНК през годините. Кредит: Arev Sümer et al. / Nature, 2024

Малко повече от година по-късно учени, представляващи научни организации от десет страни, ръководени от палеогенетика Йоханес Краузе (Johannes Krause) от Института за еволюционна антропология на Макс Планк, публикуват резултатите от новите геномни изследвания на останки от пещерите Злати Кун (на възраст около 45 хиляди години) и Илзенхьоле в Ранис (около 42,2–49,5 хиляди години). Така те сега разчитат генома на жена от чешкия обект много по-детайлно в сравнение с предишните секвенирания от 2021 г. (със средна дълбочина на покритие 24 пъти вместо предишните 3,8 пъти), а също така са избрали 13 костни фрагмента от обекта Ранис за анализ.

Дълбочина на покритие

Дълбочината на покритие (sequencing depth) за секвениране на целия геном е броят на прочитанията, които средно покриват всяка позиция в генома. Дълбочината на покритие играе важна роля при тълкуването на резултатите от секвенирането на целия геном и е показател за качеството.

Кои са неандерталците

Според най-често приетата теория съвременните хора са напуснали Африка преди около 60 000 години, смесвайки се с неандерталците по пътя.

Това взаимодействие оставя наследство от два до три процента неандерталска ДНК в геномите на хората извън Африка.

Неандерталците са били нашите най-близки изчезнали роднини, живеещи заедно с ранните съвременни хора в Европа и части от Азия в продължение на стотици хиляди години. Те се появяват за първи път преди около 400 000 години и са на-многоброни до преди около 40 000 години.

За разлика от стереотипния образ на едри, груби пещерни обитатели, неандерталците всъщност са били не толкова примитивни.

Те са строили подслони, изработвали са дрехи от животински кожи и дори са създавали произведения на изкуството и бижута, показвайки ниво на творчество и култура, което съперничи на нашето.

Физически неандерталците са били добре приспособени към студения климат на ледниковия период. Те са имали здрави тела със силни мускули, по-къси крайници и по-широк гръден кош в сравнение със съвременните хора, което им е помагало да съхраняват топлината.

Големите им носове може би са затопляли и овлажнявали студения и сух въздух, който са дишали. Неандерталците са имали и по-големи мозъци от нас, въпреки че структурата на мозъка им е била различна, което предполага, че са обработвали информацията по уникален начин.

Кредит Natural History Museum in London Реконструкция на неандерталецРеконструкция на неандерталец. Кредит Natural History Museum in London

Обектите Злати Кун и Ранис

Обектът Злати Кун в Чехия е важна част от този пъзел. Там археолозите откриват череп, чиято възраст се оценява на 45 000 години и който принадлежи на ранен съвременен човек.

За съжаление културният и археологическият контекст на този човек остава неясен. Наблизо, в местността Илзенхьоле в Ранис, Германия, се намира друга загадка.

На този обект, разположен на около 230 км от  Злати Кун, се намират инструменти, свързани с културата Lincombian-Ranisian-Jerzmanowician (LRJ) от горния палеолит, но не е ясно дали са създадени от неандерталци или от съвременни хора.

Преди това са анализирани тринадесет костни фрагмента от Ранис, при които е открита митохондриална ДНК от съвременни хора.

И все пак митохондриалната ДНК, малка част от генома, не може да изясни по-широките им генетични връзки.

Връзка между Злати Кун и Ранис

Пробивът настъпва с ново проучване, публикувано в Nature, което осигурява връзката между първите съвременни хора в Европа и неандерталците.

Изследователи от Института за еволюционна антропология "Макс Планк" анализират ядрените геноми на тринадесетте екземпляра от Ранис и откриват генетични връзки между Злати Кун и популацията на Ранис. Тези геноми представляват най-старите висококачествени съвременни човешки геноми, секвенирани до момента.

Общо учените успешно изолират ядрена ДНК от девет проби, изкопани в германска пещера. Оказа се обаче, че четири находки принадлежат на един и същи индивид (Ranis-12), като три кости са открити по време на разкопки през 1932–1938 г., а други през 2016–2022 г. Учените разчитат още пет генома благодарение на проби, обозначени като Ranis-4, Ranis-6, Ranis-10, Ranis-87 и Ranis-13. Последната проба дава единичен висококачествен геном със средна дълбочина на покритие от 20 пъти.

Допълнителни изследвания показват, че пробите Ranis-4 и Ranis-6 идват от индивиди от женски пол, които споделят едни и същи митохондриални хаплотипове и са роднини от първа степен един на друг. Като се има предвид, че ключицата на Ranis-6 принадлежи на дете под петгодишна възраст, палеогенетиците заключават, че това момиче е дъщеря на жената Ranis-4, от която е запазена фалангата на пръста. Освен това, изследователите идентифицират по-далечна биологична връзка от втора до четвърта степен между индивида Ranis-4 и жената Ranis-12. Останалите трима души, чиито геноми са разчетени, са мъже и не са тясно свързани.

Учените  анализирата общите свързващи блокове на произход, за да разберат дали изследваните древни европейци са били по-далечни роднини помежду си. Тази работа показа, че жената от пещерата Злати Кун е била роднина от пета или шеста степен на жените от Ranis-12 и Ranis-4 (например, те са били трети братовчеди), а също и малко по-далечна роднина на Ranis-6 момиче, въпреки че останките им са открити на приблизително 230 километра една от друга.

Илюстрация на групата Злати Кун/Илзенхьоле от Том Бьорклунд. Преди около 45 000 години индивиди от пещерата Илзенхьоле в Германия и Злати Кун в Чехия вероятно са пътували заедно през откритите степни пейзажи на Европа. Кредит: Tom Björklund for MPI for Evolutionary Anthropology

Европейци с африкански черти

Генетичният анализ разкрива, че индивидите както от Злати Кун, така и от Ранис вероятно са имали тъмна кожа, тъмна коса и кафяви очи.

Това съответства на техния скорошен африкански произход. Анализирайки споделените генетични сегменти, изследователите преценяват, че тяхната популация се състои само от няколкостотин индивида, разпръснати в обширен регион.

Интересно е, че хората от пещерата Илзенхьоле и жената от пещерата Злати Кун са принадлежали към една и съща древна популация, която не е оставила забележими следи в генофонда на по-късното население на Европа.

Тази малка група представлява отделна линия на съвременните хора, която се е отделила рано след миграцията от Африка.

Според изчисленията на учените, ефективният размер на популацията, към която принадлежат хората от обектите Илзенхьоле и Злати Кун, е малък, поради което в техните геноми се натрупват доста разширени хомозиготни региони, които очевидно не са свързани с инбридинг (близко родствено кръстосване).

И така, въз основа на два висококачествени генома, през последните 15 поколения ефективният размер на тази популация е около 160 души (100-240 души с 95% вероятност). Освен това учените оценяват нивото на неандерталски примеси в геномите на тези хора - около 2,9% (2,8–3,0 с 95% вероятност).

Реконструкция на външния вид на жена от чешката пещера Злати Кун. Тя е имала вероятно тъмна кожа, тъмна коса и кафяви очи. Кредит: Tom Björklund / Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology

Връзка между човек и неандерталец

Популацията Злати Кун/Илзенхьоле е съжителствала с неандерталците в Европа. Геномите им обаче не показват доказателства за скорошно кръстосване с неандерталци.

Предците на тези хора са се смесили с неандерталците приблизително 56–98 поколения преди раждането на хората от пещерите Илзенхьоле и Злати Кун, тоест преди около 49–45 хиляди години.

Това контрастира с други ранни човешки групи в Европа, при които се наблюдават такива доказателства.

"Фактът, че съвременните човешки групи, които може да са пристигнали в Европа по-късно, носят такова неандерталско потекло, докато Ранис и Злати Кун не носят, може да означава, че по-старата линия Злати Кун/Ранис може да е навлязла в Европа по различен път или да не се е припокривала много с регионите, в които са живели неандерталците", разсъждава съавторът на научния ръководител Кай Прюфер (Kay Prüfer).

"Тези резултати ни предоставят по-добро разбиране за най-ранните пионери, заселили се в Европа. Те също така показват, че всички съвременни човешки останки, открити извън Африка, които са по-стари от 50 000 години, не биха могли да бъдат част от общата, неафриканска популация, която се е смесила с неандерталците и сега се е разпространила в голямата част от света", отбелязва старшият автор Йоханес Краузе.

Първите хора и неандерталците в Европа

Това проучване предлага ценни сведения за първите заселници в Европа. Групата Злати Кун/Ranis представлява отделна линия на ранните съвременни хора, които носят черти, отразяващи африканското им наследство.

Въпреки приликите и взаимодействията си с Хомо сапиенс, неандерталците в крайна сметка изчезват, вероятно поради комбинация от климатични промени, конкуренция за ресурси и вероятно болести, донесени от мигриращите хора.

Тяхната история ни напомня за сложната мрежа на човешката еволюция и за богатата история, която споделяме с нашите древни роднини.

Справка: Sümer, A.P., Rougier, H., Villalba-Mouco, V. et al. Earliest modern human genomes constrain timing of Neanderthal admixture. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08420-x 

Източници:

Oldest human DNA reveals family network that spanned EuropeOldest human DNA reveals family network that spanned Europe, University of Bristol

DNA reveals the face of the most recent human to interbreed with Neanderthals, Eric Ralls, Earth.com

Oldest modern human genomes sequenced, Max-Planck-Gesellschaft

Още по темата

    Най-важното
    Всички новини
    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !