Самцы и самки неандертальцев: ухаживание, которое повлияло на современный геном больше, чем выживание

Скрещивание неандертальцев и современных людей носило ярко выраженный половой характер.

Исследование, проведенное генетиком Сарой Тишкофф, бросает вызов многолетнему научному консенсусу, указывая на предпочтения в выборе партнера как на причину отсутствия у современных людей ДНК неандертальцев на Х-хромосоме — феномен, который до сих пор объяснялся удалением токсичных генов в результате естественного отбора.

Генетическая карта человечества — это палимпсест, написанный на протяжении сотен тысяч лет, безмолвная летопись миграций, встреч и скрещиваний, которую наука десятилетиями пытается расшифровать. Одна из самых давних загадок в этой области — так называемые неандертальские пустыни : регионы генома современного человека, где, в отличие от остального генетического кода, ДНК, унаследованная от наших архаичных родственников, практически отсутствует.

Эта аномалия особенно сильно сосредоточена на Х-хромосоме , генетической области, странным образом лишенной неандертальского наследия. В течение многих лет преобладающее объяснение казалось убедительным: природа в своем неустанном процессе отбора должна была устранить те неандертальские генетические варианты, которые оказались вредными или несовместимыми с биологией Homo sapiens , очистив геном от того, что считалось токсичным багажом.

Однако группа исследователей из лаборатории Сары Тишкофф в Пенсильванском университете только что опубликовала в журнале Science радикально иную гипотезу, которая ставит в центр эволюции не борьбу за существование , а гораздо более социальный и, возможно, романтический фактор: сексуальные предпочтения наших предков.

Александр Платт и Дэниел Харрис, исследователи из лаборатории Тишкоффа и соавторы исследования, поставили перед собой задачу пересмотреть предположение о биологической несовместимости. Исходное наблюдение было ясным и разделялось научным сообществом: современные люди с неафриканским происхождением несут небольшое количество неандертальской ДНК , рассеянной по всему геному, но это наследование почти полностью исчезает при изучении Х-хромосомы.

«По всей длине наших Х-хромосом мы находим эти недостающие фрагменты ДНК неандертальцев, которые мы называем «неандертальскими пустынями» , — объясняет Платт. — В течение многих лет мы предполагали, что эти пустыни существовали потому, что определенные гены неандертальцев были биологически «токсичны» для человека, как это часто бывает при дивергенции видов, и мы думали, что эти гены, вызывая проблемы со здоровьем, были устранены естественным отбором».

Эта гипотеза, известная как гипотеза генетической токсичности , основывалась на наблюдении, что гибриды отдаленно родственных видов часто имеют проблемы с фертильностью или жизнеспособностью, а это означает, что отбор быстро воздействует на удаление этих чужеродных последовательностей.

Чтобы проверить эту идею, команда Тишкоффа решила изменить перспективу и проанализировать собственный геном неандертальцев в поисках следов человеческой ДНК. Они изучили сохранившийся генетический материал трех неандертальцев — известных как Алтай, Чагырская и Виндия — и сравнили эти данные с группой различных африканских геномов, контрольной группой, которая по географическим причинам никогда не контактировала с неандертальскими популяциями.

Результаты их исследований бросили вызов устоявшейся логике. « Мы столкнулись с удивительным дисбалансом» , — рассказывает Дэниел Харрис. В то время как у современных людей отсутствуют X-хромосомы неандертальцев, у неандертальцев на X-хромосомах было на 62% больше человеческой ДНК по сравнению с остальными хромосомами.

Эта асимметрия, это перевернутое зеркало, была ключом к разгадке тайны. Если бы отсутствие ДНК неандертальцев на человеческой Х-хромосоме было вызвано общей биологической несовместимостью, то у неандертальцев также должна была бы отсутствовать человеческая ДНК на их Х-хромосоме. Вместо этого открытие показало прямо противоположное: избыток генетического материала Homo sapiens именно в этом регионе.

Исследователи полагают, что единственное объяснение, способное примирить обе крайности, кроется в половой предрасположенности к скрещиванию . Здесь решающее значение имеют механизмы наследования, сцепленного с полом: у самок две Х-хромосомы, а у самцов только одна (вместе с Y-хромосомой). Если бы репродуктивные контакты происходили преимущественно между неандертальскими самцами и человеческими самками , генетические последствия были бы именно такими, как наблюдаются.

Вступая в половую связь с женщиной-неандертальцем, ребенок передает свою Х-хромосому дочерям, родившимся в результате этого союза. Однако эта неандертальская Х-хромосома, передаваясь из поколения в поколение, разбавляется в человеческой популяции, особенно потому, что дочери, несущие ее, могут иметь сыновей, которые не наследуют эту Х-хромосому от своего отца-неандертальца, или дочерей, которые наследуют ее, но комбинируют с другой человеческой Х-хромосомой.

Напротив, аутосомные хромосомы (неполовые хромосомы) смешиваются и сохраняются легче. В обратном направлении, если женщина вступает в половую связь с мужчиной-неандертальцем, она передает свою Х-хромосому популяции неандертальцев, и эта хромосома, однажды интегрированная в генофонд с меньшим количеством особей, может сохраняться и даже размножаться, что объясняет 62%-ное превышение, обнаруженное в геномах архаичных организмов.

Разработанные командой математические модели подтвердили, что подобное скрещивание может точно воспроизвести наблюдаемые генетические закономерности без необходимости выдвигать гипотезы о генетической токсичности или отрицательном отборе. Предпочтения при спаривании дают самое простое объяснение , заключает Платт.

Другие теоретические возможности, такие как миграция с половой предрасположенностью, при которой, например, женщины массово переселялись в группы неандертальцев, могли бы породить аналогичные закономерности, но потребовали бы сложных демографических сценариев, меняющихся во времени и пространстве, тогда как гипотеза о половой предрасположенности к спариванию предлагает более простое решение, согласующееся с данными сравнительной геномики.

Сара Тишкофф, профессор генетики и биологии в Медицинской школе Перельмана и Школе искусств и наук Пенсильванского университета, рассматривает это открытие в контексте долгой истории нашего вида. Примерно 600 000 лет назад предки анатомически современных людей и их ближайших родственников, неандертальцев, разошлись и образовали две отдельные группы. Наши предки эволюционировали в Африке, в то время как предки неандертальцев — в Евразии, адаптируясь к этой среде. Но это разделение было далеко не окончательным.

На протяжении сотен тысячелетий человеческие популяции мигрировали на территории неандертальцев и наоборот, и когда эти группы встречались, они скрещивались, обмениваясь сегментами ДНК. Исследование, проведенное в ее лаборатории, показывает, что в этих обменах не все было случайностью или биологической судьбой; присутствовал социальный компонент, выбор, который в конечном итоге сформировал наш геном таким образом, который мы ранее не могли интерпретировать.

Установив «кто» и «как» произошли эти доисторические встречи, команда Тишкоффа теперь обращает свое внимание на «почему». Они планируют исследовать, могут ли аналогичные генетические сравнения — в частности, соотношение разнообразия между Х-хромосомами и аутосомами — выявить гендерную динамику внутри самих неандертальских обществ. Они задаются вопросом, например, оставались ли женщины в своих семейных группах, в то время как самцы мигрировали в другие группы, — закономерность, распространенная среди многих приматов.

Составляя карту этих взаимодействий предков, лаборатория надеется глубже изучить сложную социальную жизнь ближайших эволюционных родственников человечества, демонстрируя, что ухаживание и влечение , а не только дамоклов меч выживания, были движущими силами в истории нашего вида. Эта работа предполагает, что эволюция — это не только история адаптации к окружающей среде, но и хроника встреч и предпочтений, интимных выборов, отголоски которых до сих пор звучат в каждой нашей клетке.

ИСТОЧНИКИ

Университет Пенсильвании

Александр Платт и др. , Скрещивание неандертальцев и современных людей имело сильную половую предвзятость . Science 391, 922-925 (2026). https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea6774

Источник: www.science.org

Комментарии: