Таємниця зникнення неандертальців: розгадка може ховатися у "втраченому" гені

Сьогодні геном Homo sapiens містить небагато ДНК неандертальця. Ці генетичні сліди люди отримали майже з усіх частин геному неандертальця, за винятком статевої Y-хромосоми, яка відповідає за формування чоловічих особин. Чому так сталося – досі залишається загадкою. Пише ТСН. Про це повідомляють Контракти.UA.

Про це пише Science Alert.

Вчені продовжують шукати відповідь на запитання – що сталося з Y-хромосомою неандертальця. Чи це було випадковістю, чи стало наслідком особливостей спарювання, які призвели до вимирання неандертальців? На думку вчених, відповісти на це запитання може сторічна теорія про виживання міжвидових гібридів.

Гени та хромосоми, які визначають стать

Неандертальці, найближчі родичі сучасних людей Homo sapiens, мешкали в деяких частинах Європи та Азії до свого зникнення близько 30 000 років тому. Генетичні дослідження відкривають дедалі більше інформації про зв'язки між нашими предками і цими родичами, які давно вимерли. Нещодавно з'ясувалося, що сплеск схрещування між нашими видами стався за відносно короткий проміжок часу близько 47 000 років тому.

Лінії неандертальців та Homo sapiens розійшлися в період між 550 000 та 765 000 років тому. Тоді неандертальці переселилися до Європи, а наші пращури залишилися в Африці. Понад пів мільйона років ці лінії еволюціонували окремо і не перетиналися. Але потім люди теж почали мігрувати до Європи та Азії, де зустрілися зі своїми родичами між 40 000 та 50 000 років тому.

Пік міжвидових схрещувань тривав приблизно 7 тисяч років, і відлуння цього вчені наочно бачать у геномі сучасної людини.

Вчені відновили чоловічі та жіночі геноми неандертальців з ДНК кісток і зубів неандертальців, що добре збереглися, знайдених на території Європи та Азії. Так само як і Homo sapiens, геном неандертальця містив близько 20 000 генів, об'єднаних у 23 пари хромосом, отриманих від кожного з батьків. Як і у людей, неандертальські жінки мали дві статеві X-хромосоми, а чоловіки – по одній хромосомі X та Y.

Найскладніше виявилося секвенувати Y-хромосоми, тому що вони містять багато "сміттєвої" ДНК, що повторюється. Тому досі Y-геном неандертальця секвеновано лише частково. Але фрагменти, які вдалося відновити, містять версії кількох людських генів.

Науці вже відомо, що у людей та мавп процес розвитку ембріона XY у чоловічу особину запускає ген SRY, який розташований у Y-хромосомі. Теоретично такий самий процес мав бути і у неандертальців, але виявити його в викопних рештках поки що не вдалося.

Наслідки міжвидового спарювання людей та неандертальців

Вченим вдалося виявити гени неандертальців у ДНК сучасних людей. Водночас геноми європейців містять близько 2% ДНК неандертальців, у азіатів неандертальських генів трохи більше, а в генах африканців зовсім немає ДНК неандертальців.

Цікаво, що геноми деяких давніх Homo sapiens містили до 6% ДНК неандертальців. Це дає вченим підстави припускати, що гени неандертальців поступово зникають.

Принаймні половина геному неандертальця може бути складена із фрагментів, виявлених у ДНК сучасних людей. Але водночас в жодної сучасної людини не виявлено жодного фрагмента Y-хромосоми неандертальця.

Чому не "вижили" Y-хромосоми неандертальців

Вчені вважають малоймовірним, що Y-хромосома неандертальців була втрачена випадково або що чоловічі особи неандертальців не брали участі у міжвидових спарюваннях. Швидше за все, вона виконувала свою функцію зі створення самців гірше, ніж людська, або виявилася несумісною з іншими генами Homo sapiens.

Якщо в парах людських жінок і чоловіків-неандертальців не було (або було недостатньо) здорових синів, що вижили, Y-хромосома наших найближчих родичів просто зникла за кілька тисяч поколінь. У парах неандертальських жінок та чоловіків Homo sapiens усі сини отримували людську Y-хромосому.

Крім того, популяції неандертальців завжди були невеликими, тому ймовірність накопичення нежиттєздатних мутацій була вищою.

Теорія безплідних гібридів

Відсутність Y-хромосоми неандертальця у сучасних людей можна пояснити "правилом Холдейна", яке описує причини безплідності міжвидових гібридів.

У 1920-х роках британський біолог Дж. Б. С. Холдейн зауважив, що якщо під час схрещування видів одна стать виявляється безплідною або має дефекти розвитку, це завжди стать з різними статевими хромосомами.

У ссавців та інших тварин, самки яких мають ХХ-хромосоми, а самці – XY, непропорційно багато самців-гібридів є нежиттєздатними чи безплідними. У птахів, метеликів та інших живих істот, самці яких мають ZZ-хромосоми, а самки — ZW, безплідними виявляються самки.

Наприклад, під час схрещуванні лева і тигра (лігерів і тигонів) самки можуть народжувати, а самці безплідні. Водночас у всім відомих бройлерних курей, які також є гібридами, безплідні самки.

Теорія Холдейна легко підтверджується практичними спостереженнями, але за сто років її існування генетики так і не знайшли пояснення цьому правилу.

Це правило може пояснити, чому Y-хромосома неандертальців загубилася і вся їхня гілка еволюції зникла, залишивши тільки генетичні сліди у сучасних людей. Це також дозволяє припустити, що через Y-хромосому, яка в якийсь момент мутувала  й створила репродуктивний бар'єр, неандертальці та люди стали окремими видами.

Нагадаємо, люди успадкували "ген жайворонка" від неандертальців. Хоча більша частина генів, отриманих сучасною людиною внаслідок стародавнього схрещування, була відсіяна в процесі еволюції, невелика частина залишилася, швидше за все, тому що вони допомогли раннім сучасним людям адаптуватися до нового середовища проживання, коли вони залишили Африку і перебралися до Євразії.