Проследявайки генетичната история, вградена в нашето ДНК, учените успяха да съберат следи, описващи годините и средата, когато се е формирал нашият вид.
Резултатите за откритието са публикувани в престижното списание Nature на 28 октомври.
Според новото проучване Homo sapiens се е появил в Южна Африка и процъфтява там в продължение на 70 000 години, преди изменението на климата да предизвика първите вълни от миграции, които в крайна сметка да разпространят нашия вид по цялото земно кълбо.
Авторите предполагат, че промените в климата на Африка са предизвикали първите миграции на човека, които са инициирали развитието на генетичното, етническото и културното разнообразие на хората.
ДНК като капсула за времето. Получихме я от мама
„От доста време е ясно, че анатомично съвременните хора са се появили в Африка преди около 200 хиляди години. Това, което отдавна се обсъжда, е точното местоположение на това възникване и последващото разпространение на най-ранните ни предци”, разказва ръководителят на изследването проф. Ванеса Хейс (Vanessa Hayes) от Института за медицински изследвания "Гарван" (Garvan Institute) и Университета в Сидни и професор в Университета в Претория.
За да проследят произхода на нашия вид, Хейс и колегите й използват митохондриалната ДНК (mtDNA) , която се съхранява в митохондриите - клетъчни органели, които са отговорни за производството на химическа енергия, наречена ATP (аденозин трифосфат), която е необходима за да настъпят всички биологични процеси в тялото.
Ядрената ДНК, която включва по-голямата част от нашата ДНК, се наследява еднакво и от двамата родители - едно дете ще наследи 50% от ядрената си ДНК от майката, а останалите 50% от баща си. От друга страна, митохондриалната ДНК, която е само малка част от нашата ДНК, почти изключително се предава по майчина линия. От 2018 г. вече знаем, че митохондриалната ДНК понякога може да бъде предадена и от страната на бащата.
При хората, митохондриалната ДНК е под формата на окръжност, която съдържа приблизително 16 500 нуклеотидни двойки бази ДНК. За разлика от тях, ДНК в ядрото е разделено на 46 линейни хромозоми (по 23 от всеки от нашите родители), които имат средна дължина над 200 милиона двойки бази.
Тъй като митохондриалната ДНК се променя много бавно с годините, тя може да действа като надеждна капсула на времето, която може да се използва за извличане на всякакъв вид информация за нашите майки-предци.
"Митохондриалната ДНК действа като капсула от времето на нашите майки-предци, натрупвайки промените бавно през поколенията. Сравняването на пълния ДНК код или митогеном от различни индивиди предоставя информация за това колко тясна е връзката им", обяснява Хейс.
Изследователите взеха кръвни проби от над 1000 живи южноафриканци, за да създадат изчерпателен каталог на най-ранните митогеноми на съвременния човек от така наречената линия L0. В човешката митохондриална генетика L е митохондриалната ДНК макрохаплогрупа, която е в основата на филогенетичното дърво на митохондриалната ДНК на анатомично съвременния човек (Homo sapiens). Хората, които са част от тази макрохаплогрупа, са живите потомци на най-древните човешки предци.
„Добавихме 198 нови, редки митогеноми в настоящата база данни на най-ранната известна популация на човека, родовата линия L0. Това ни позволи да усъвършенстваме еволюционното дърво на най-ранните ни предшестващи клонове по-добре от всякога“, заяви водещият автор д-р Ева Чан (Eva Chan) от Института по медицински изследвания Гарван, който ръководи филогенетичните анализи.
Чрез комбиниране на родовата линия с езиковото, културното и географското разпределение, авторите на изследването разкриват, че преди 200 хиляди години първите майки на Homo sapiens sapiens са се появили в „родината“ на юг от басейна на река Замбези. регион, който включва целия простор на северна Ботсвана в Намибия на запад и Зимбабве на изток.
Родина, идеална за процъфтяване на живота
Тези генетични данни на линията L0, подкрепени с исторически, етнолингвистични и географски данни, както и климатични реконструкции от различни периоди, заедно разкриват, че най-ранните хора са се появили във влажната зона Макгадикгади – Окаванго в Южна Африка, южно от река Замбези, в северна Ботсвана. Реконструкцията на времевата линия L0 подсказва, че този род по майчина линия се е появил там преди около 200 000 години.
Изследвайки съществуващите геоложки, археологически и изкопаеми доказателства, геологът д-р Анди Мур (Andy Moore) от Университета в Родос разкри, че тази първа родина на човечеството е имала най-голямата африканска езерна система - езерото Макгадикгади.
„Преди съвременното възникване на човека езерото е започнало да се оттича поради изместването на подлежащите тектонски плочи. Това би създало обширна влажна зона, която е известна като една от най-продуктивните екосистеми за поддържане на живота“, разказва д-р Мур.
Първите миграции на съвременните хора
Новите еволюционни срокове на авторите предполагат, че древната влажна екосистема е осигурила стабилна екологична среда за процъфтяване на първите предци на съвременните хора в продължение на 70 хиляди години.
Преди около 130 000 години някои членове на тази група са мигрирали в две вълни към Източна Африка през зелен коридор, създаден от увеличените валежи, съобщават изследователите. Дотогава този коридор е бил сух и с рядка растителност. Тези източноафрикански мигранти в крайна сметка може да са създали първите стада и земеделски групи там.
„Наблюдавахме значителна генетична дивергенция в най-ранните майчини подлинии на съвременните хора, което показва, че нашите предци са мигрирали от родината преди 130 и 110 хиляди години“, обяснява професор Хейс.
"Първите мигранти са се отправили на североизток, последвани от втора вълна от мигранти, насочили се на югозапад. Трета част от населението остава в родината си до днес."
Втората вълна на преселение от майчината родина тръгва на югозапад, чак до южния край на Африка, преди около 110 000 години. Както при предишната миграция, климатичните данни показват, че по-влажните условия създават зелен коридор за преминаване на хората. Южните мигранти се специализират в лова и събирателството по крайбрежието, предполагат учените.
„За разлика от североизточните мигранти, югозападните изследователи изглежда процъфтяват и изпитват стабилен прираст на населението“, разказва професор Хейс.
Авторите смятат, че успехът на тази миграция най-вероятно е резултат от приспособяването към морска храна, което се подкрепя допълнително от изобилието от археологически доказателства по южния край на Африка.
Картографиране на майчините корени на хората. Новите ДНК анализи предполагат, че преди около 200 000 години основна майчина линия на Homo sapiens (червен кръг) се е появила в район (в зелено) от сегашната Ботсвана, който е бил място на древните влажни зони Макгадикгади – Окаванго (в синьо). Членовете на тази популация са мигрирали на североизток и югозапад между 130 000 и 110 000 години. Кредит: EKF Chan et al / Nature 2019
Климатични ефекти
За да проучи какво може да е предизвикало тези ранни човешки миграции, съавторът проф. Аксел Тимерман (Axel Timmermann), директор на Центъра за климатична физика към Националния университет в Пусан, анализира компютърните климатични модели и геоложки данни, които отразяват климатичната история на Южна Африка през последните 250 хиляди години.
"Нашите симулации предполагат, че бавното колебание на оста на Земята променя лятното слънчево затопляне в Южното полукълбо, което води до периодични промени във валежите в Южна Африка", разказва професор Тимерман. "Тези промени в климата биха отворили зелени растителни коридори, първо преди 130 хиляди години на североизток, а след това преди около 110 хиляди години на югозапад, което би позволило на нашите най-ранни предци да мигрират далеч от родината си за първи път".
Потомците на коренното население, което не е мигрирало и е останало по родните си земи, са се приспособили към изсъхналите земи и могат да бъдат открити в по-големия регион Калахари днес, отбелязва проф. Хейс.
Това проучване уникално комбинира дисциплините генетика, геология и климатична физика, за да пренапише най-ранната ни човешка история.
Все пак въпросът за това как, кога и къде е възникнал H. sapiens, все още е далеч от пълно изясняване
Това е така, защото екипът на Хейс изследва само митохондриалната ДНК, която представлява мъничка част от човешката наследственост, обяснява археологът Елинор Скери (Eleanor Scerri) от Института Макс Планк за наука за човешката история в Йена, Германия.
Древните хора, които са успели да се предадат своите форми на митохондриална ДНК на съвременните хора, не са били единствените хора, живяли в Африка преди 200 000 години или по-рано, подчертава Шери. Така че само проучванията на цели геноми или поне анализи на ядрената ДНК могат да дадат надеждни познания за древния човешки произход, твърди тя. За разлика от митохондриалната ДНК, ядрената ДНК се наследява от двамата родители и би предоставила улики във времето и местоположението на бащините корени на човечеството.
Изследователите ще трябва да извлекат древна ДНК от човешки фосили, за да определят дали групите на ловците-събирачи в Южна Африка днес са свързани с хората, живели в същия регион преди 50 000 или 200 000 години, отбелязва генетикът Сара Тишков (Sarah Tishkoff) от Университета на Пенсилвания. А броят на източноафриканските ловци-събирачи сега е толкова малък, че митохондриалната ДНК не може да даде отговор за възрастта и местоположението на техните майчини корени, оставяйки големия въпрос за еволюцията на човечеството, коментира Тишкоф.
Имайки предвид наличните археологически, изкопаеми и ДНК доказателства, днешният H. sapiens вероятно произхожда от чифтосване между човешки групи в цяла Африка, които имат различни скелетни черти, започвайки преди около 300 000 години, твърди Шери.
„Възможно е, дори вероятно, [множество] географски центрове да са допринесли с част от своето наследственост за изграждането на нашия геном, който не може да бъде разрешен само от митохондриалното разнообразие“, подчертава генетикът Ребека Кан (Rebecca Cann) от Университета на Хавай в Маноа.
Но новото проучване осигурява решаваща подкрепа за доказателства, че корените на човешката митохондриална ДНК се простират още преди 200 000 години в Субсахарска Африка, отбелязва Кан. Тя и нейните колегите съобщават за първата митохондриална ДНК подкрепа за този сценарий в забележителен документ от 1987 г. Групата на Кан заключи, че митохондриалната ДНК на всички живи днеса хора произлиза от една жена, наречена популярно „митохондриална Ева“, която е живяла в Африка преди около 200 000 години. Но не беше ясно откъде е произлязла и как биха могли да настъпят последващи миграции на хората оттам.
Рядката форма на митохондриална ДНК, известна като L0, която екипът на Хейс изследва, днес до голяма степен е ограничена само за хората койсан в Южна Африка. Койсан се състои от отделни популации от пастири и ловци-събирачи, които говорят езици, съдържащи характерни цъкащи съгласни (познати ни от филма "Боговете сигурно са полудели").
Справка:
E.K.F. Chan et al. Human origins in a southern African palaeo-wetland and first migrations. Nature. Published online October 28, 2019. doi: 10.1038/s41586-019-1714-1.
Източник:
The homeland of modern humans, sciencedaily
Our earliest ancestors originated in southern Africa, zmescience
Humans’ maternal ancestors may have arisen 200,000 years ago in southern Africa, ScienceNews
