В новом комментарии обсуждается влияние древней ДНК на отслеживание происхождения человека, различая прямые и косвенные подходы к изучению генетических изменений. В работе подчеркивается важность древних геномных данных для выявления динамики популяций, генетического разнообразия и адаптаций, которые сформировали траекторию эволюции человека.
Написание комментария в юбилейном выпуске журнала «50 лет». КлеткаФу Цяомей и Э. Эндрю Беннетт, оба из Института палеонтологии и палеоантропологии позвоночных (IVPP) Китайской академии наук, исследовали вклад палеогеномики в наше понимание эволюции современного человека.
Учитывая ее огромный вклад в область эволюции человека посредством анализа геномов как архаичного, так и раннего современного человека, профессор Фу была приглашена журналом. Клетка написать комментарий, в котором будет рассмотрено то, что мы узнали об эволюции современной человеческой идентичности от древних ДНК.
Статья «Древние геномы и эволюционный путь современного человека» была опубликована 29 февраля 2024 года.
В поисках происхождения человека
Центральная роль историй о происхождении человека в системах верований по всему миру свидетельствует о непреходящем интересе людей к нашему началу. Археологические и палеоантропологические находки помогли описать самые ранние проявления современного человеческого облика и начало поведения, которое отличало нас от других живых существ. Секвенирование первого человеческого генома более 20 лет назад принесло силу сравнительной геномики к вопросам о различиях между человеком и человекообразными обезьянами. Но современных людей и шимпанзе, наших ближайших ныне живущих родственников, разделяет примерно шесть миллионов лет эволюции, что делает такие подходы непригодными для исследований, близких по времени к появлению современных человеческих качеств.
Точно так же проект «1000 геномов» позволил нам оценить обширность генетического разнообразия современного человека, но примесь и неполное понимание генетической структуры доисторических популяций ограничили наше исследование более глубоких событий с использованием только современных геномов. Недавняя доступность геномных данных раннего современного человека, а также архаичных геномных данных неандертальцев и денисовцев дала нам возможность лучше проследить генетические изменения, лежащие в основе происхождения современных людей.
События в предыстории современного человечества, которые увеличили общую приспособленность населения, в свою очередь, способствуя дальнейшему выживанию и расширению глобальной современной человеческой популяции. 1 кредит
В своих комментариях авторы резюмировали наше нынешнее понимание, основанное на палеоантропологии и археологии, эволюции морфологии и поведения современного человека. Позже они суммировали вклад в наше понимание «быть человеком» из области палеогеномики. Фу и Беннетт решили разделить этот вклад на два различных подхода: прямой подход, который пытается идентифицировать современные генетические изменения, специфичные для человека, на основе прямого сравнения современных и архаичных последовательностей генома человека, и более косвенный подход, с помощью которого исследователи пытаются реконструировать жизнь. история архаичных и ранних современных человеческих популяций на основе древней ДНК.
В их статье отмечается, что оба этих метода исследования способны исследовать различные аспекты возникновения современных человеческих популяций; однако у каждого есть свой собственный набор сложностей, которые необходимо преодолеть.
Подход, основанный на последовательностях, теоретически может выявить генетические изменения, общие для всех современных людей, которые отличают их от неандертальцев и денисовцев, но полезность этого подхода в настоящее время ограничена нашим неполным пониманием генетического разнообразия архаичных и ранних современных человеческих популяций. Например, расширенное секвенирование современных геномов из различных частей Африки показало, что некоторые аллели, ранее встречавшиеся только в архаичных геномах, также присутствуют в современных популяциях.
Популяционные исследования и генетическое разнообразие
Напротив, косвенный подход пытается расшифровать сигналы, оставшиеся в древних геномах, которые могут помочь нам лучше понять прошлое поведение и характеристики популяций, такие как размер популяции, структура семьи и практика спаривания, а также адаптацию к изменяющемуся климату, местным патогенам и инновации в образе жизни. Эти детали, недоступные с помощью предыдущих методов, добавляют новое измерение к нашему пониманию происхождения человека.
Авторы проанализировали несколько исследований и пришли к выводу, что, несмотря на скудность доступных в настоящее время данных, возникли некоторые различия между ранними современными людьми и архаичными популяциями. Хотя и люди раннего Нового времени, и неандертальцы, по-видимому, практиковали женскую экзогамию, когда партнеры-женщины выбирались извне близкородственных групп, люди раннего Нового времени, по-видимому, сохраняли большее генетическое разнообразие, чем их архаичные собратья, причем их непосредственные предки были более отдаленно связаны с друг друга.
Хотя не было найдено ни одной генетической причины, объясняющей, почему современные человеческие популяции расширились, в то время как архаичные популяции сократились и исчезли, Фу и Беннетт обсудили, как некоторые индивидуальные преимущества в приспособленности могут возникнуть из-за принадлежности к более крупной и лучше связанной популяционной сети.
В совокупности эти преимущества на популяционном уровне, называемые в популяционной биологии «эффектами Аллее», могут привести к увеличению успеха в таких видах деятельности, как эксплуатация ресурсов, защита и выбор партнера, и, возможно, были достаточными для объяснения различных результатов раннего Нового времени и архаичные человеческие популяции. В комментарии также отмечается, что, несмотря на этот успех, значительная часть геномного разнообразия была потеряна на этом пути, а исследования древней ДНК выявили в прошлом несколько отдельных современных человеческих популяций, которые не оставили потомков среди современных людей.
Древние генетические данные также помогли описать происхождение адаптации человека к местной среде обитания, например вариант EDAR, появившийся в северной части Восточной Азии во время последнего ледникового периода, или вероятную интрогрессию аллели EPAS1 от денисовцев, которая способствует выживанию при высоких температурах. высоты. Были задокументированы аналогичные адаптации к местным диетам и патогенам, а также адаптация к новым инновациям, таким как сохранение лактазы после приручения крупного рогатого скота. Возросшая мобильность и адаптивность современных человеческих популяций с тех пор, как они покинули Африку, привели к тому, что еще предстоит открыть и изучить множество древних геномных данных.
Объединив последние открытия древней ДНК с результатами палеоантропологии и археологии, комментарий Фу и Беннета расширил и обновил дискуссию о происхождении человека.
Ссылка: «Древние геномы и эволюционный путь современного человека», Э. Эндрю Беннетт и Цяомей Фу, 29 февраля 2024 г., Клетка.
DOI: 10.1016/j.cell.2024.01.047