Około 40 000 lat temu neandertalczycy, którzy żyli przez setki tysięcy lat w zachodniej części kontynentu euroazjatyckiego, ustąpili miejsca Homo sapiens, który przybył z Afryki. To zastąpienie nie było nagłe, a oba gatunki współistniały przez kilka tysiącleci, co doprowadziło do integracji DNA neandertalczyka z genomem Sapiens. Naukowcy z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) przeanalizowali rozmieszczenie części DNA odziedziczonej od neandertalczyków w genomach człowieka (Homo sapiens) na przestrzeni ostatnich 40 000 lat. Te analizy statystyczne ujawniły subtelne różnice w czasie i przestrzeni geograficznej. Praca ta, opublikowana w czasopiśmie Science Advances, pomaga nam zrozumieć wspólną historię tych dwóch gatunków.
Dzięki sekwencjonowaniu genomu i analizie porównawczej ustalono, że neandertalczycy i Sapiens krzyżowały się ze sobą i że te spotkania były czasami owocne, prowadząc do obecności około 2% DNA pochodzenia neandertalskiego u współczesnych Europejczyków. Jednakże odsetek ten różni się nieznacznie w zależności od regionu Eurazji, ponieważ DNA neandertalczyków występuje nieco częściej w genomach populacji azjatyckich niż w populacjach europejskich.
Jedna z hipotez wyjaśniających tę różnicę głosi, że dobór naturalny nie miałby takiego samego wpływu na geny pochodzenia neandertalskiego w populacjach azjatyckich i europejskich. Zespół Mathiasa Currata, starszego wykładowcy w Zakładzie Genetyki i Ewolucji na Wydziale Naukowym UNIGE, pracuje nad kolejną hipotezą. Jego poprzednia praca, oparta na symulacjach komputerowych, sugeruje, że takie różnice można wyjaśnić przepływami migracyjnymi: kiedy populacja migrantów hybrydyzuje z populacją lokalną na obszarze wspólnego zamieszkania, proporcja DNA lokalnej populacji ma tendencję do zwiększania się wraz z odległością od punktem wyjścia ludności migrującej.
Europa: terytorium wspólne dla obu gatunków
W przypadku Sapiens i neandertalczyków hipoteza jest taka, że im dalej od Afryki, skąd pochodzi Homo sapiens, tym większy jest udział DNA neandertalczyka, populacji zlokalizowanej głównie w Europie. Aby przetestować tę hipotezę, autorzy wykorzystali bazę danych udostępnioną przez Harvard Medical School, która zawiera ponad 4000 genomów osób, które żyły w Eurazji w ciągu ostatnich 40 tysiącleci.
„Nasze badanie koncentruje się głównie na populacjach europejskich, ponieważ jesteśmy w oczywisty sposób zależni od odkrycia kości i stanu zachowania DNA. Okazuje się, że wykopalisk archeologicznych w Europie było znacznie więcej, co znacznie ułatwia badanie genomów populacji europejskich” – wyjaśnia Claudio Quilodrán, starszy asystent naukowo-dydaktyczny w Katedrze Genetyki i Ewolucji na Wydziale Nauk UNIGE i współpierwsza autorka badania.
Analizy statystyczne wykazały, że w okresie po rozproszeniu Homo sapiens z Afryki genomy paleolitycznych łowców-zbieraczy zamieszkujących Europę zawierały nieco większą proporcję DNA pochodzenia neandertalskiego niż genomy tych, którzy żyli w Azji. Wynik ten jest sprzeczny z obecną sytuacją, ale zgodny z danymi paleontologicznymi, ponieważ obecność neandertalczyków odnotowywano głównie w zachodniej Eurazji (nie odkryto kości neandertalczyka dalej na wschód niż region Ałtaj na Syberii).
Przybycie rolników z Anatolii modyfikuje genomy
Następnie, w okresie przejścia do neolitu, czyli przejścia od trybu życia łowiecko-zbierackiego do stylu życia rolników, 10 000–5 000 lat temu, badania wskazują na spadek proporcji DNA pochodzenia neandertalskiego w genomach populacji europejskich, co skutkuje w nieco niższym odsetku niż w populacjach azjatyckich (jak obecnie obserwuje się). Spadek ten zbiegł się z przybyciem do Europy pierwszych rolników z Anatolii (zachodni półwysep Turcji) i obszaru Morza Egejskiego, którzy sami posiadali mniejszą część DNA pochodzenia neandertalskiego niż ówczesni mieszkańcy Europy. Mieszając się z populacjami Europy, genomy rolników z Anatolii „nieco bardziej rozcieńczyły” DNA neandertalczyka.
Badanie to pokazuje, że analiza starożytnych genomów w połączeniu z danymi archeologicznymi umożliwia prześledzenie różnych etapów historii gatunków hybrydowych. „Ponadto zaczynamy dysponować wystarczającą ilością danych, aby coraz dokładniej opisać procent DNA pochodzenia neandertalskiego w genomie Sapiens w niektórych okresach prehistorii. Nasza praca może zatem służyć jako punkt odniesienia dla przyszłych badań, które pozwolą łatwiej wykryć profile genetyczne odbiegające od średniej i w ten sposób ujawnić korzystny lub niekorzystny efekt” – podsumowuje Mathias Currat, ostatni autor badania.