Badania genetyczne sugerują, że przodkowie ludzkości prawie nie żyją

Żadne miejsce na planecie nie umknęło wpływowi Homo sapiens – od lasów deszczowych wycinanych pod plantacje, przez głębokie oceany wypełnione mikroplastikiem, po strumienie odrzutowe zmieniające klimat. W listopadzie ubiegłego roku liczba ludności na świecie osiągnęła osiem miliardów.

Chociaż ludzie są dziś wszędzie, zespół naukowców twierdzi, że nasz gatunek prawie w ogóle nie istnieje.

Naukowcy w Chinach znaleźli dowody sugerujące, że 930 000 lat temu przodkowie współczesnego człowieka doświadczyli masowego załamania populacji. Jako przyczynę wskazują radykalną zmianę klimatu, która nastąpiła w tym czasie.

Nasi przodkowie przetrwali w niewielkiej liczbie – poniżej 1280 osobników – w okresie zwanym wąskim gardłem. Trwało to ponad 100 000 lat, zanim populacja się odrodziła.

„Około 98,7% przodków hominidów zginęło na początku wąskiego gardła, grożąc naszym przodkom wyginięciem” – napisali naukowcy. Oni Zostań Opublikowano je w czwartek w czasopiśmie Science.

Jeśli badania się utrzymają, będą miały prowokacyjne implikacje. Rodzi to możliwość, że wąskie gardło spowodowane klimatem pomogło podzielić wczesnych ludzi na dwie linie ewolucyjne – jedną, która ostatecznie dała początek neandertalczykom, a druga współczesnym ludziom.

Jednak zewnętrzni eksperci wyrazili sceptycyzm wobec nowych metod statystycznych zastosowanych przez badaczy w badaniu. „To trochę jak wnioskowanie o wielkości kamienia wpadającego do środka dużego jeziora tylko na podstawie zmarszczek, które kilka minut później docierają do brzegu” – powiedział Stefan Schiffels, genetyk populacyjny w Instytucie Antropologii Ewolucyjnej Maxa Plancka. w 2015 roku. Lipsk – Niemcy.

Przez dziesięciolecia naukowcy rekonstruowali historię naszego gatunku, analizując geny żyjących ludzi. Wszystkie badania opierają się na tych samych podstawowych faktach z naszej biologii: każde dziecko rodzi się z dziesiątkami nowych mutacji genetycznych, a niektóre z tych mutacji mogą być przekazywane przez tysiące, a nawet miliony lat.

Porównując różnice genetyczne w DNA, naukowcy mogą prześledzić przodków ludzi aż do starożytnych populacji, które żyły w różnych częściach świata, przemieszczały się i krzyżowały. Mogą nawet wnioskować o wielkości tych populacji w różnych momentach historii.

Badania te stają się coraz bardziej złożone w miarę zwiększania się możliwości technologii sekwencjonowania DNA. Dziś naukowcy mogą porównywać całe genomy ludzi z różnych populacji.

Każdy ludzki genom zawiera ponad trzy miliardy liter genetycznych DNA, z których każda przekazywana jest przez tysiące, a nawet miliony lat, tworząc obszerny zapis naszej historii. Aby odczytać tę historię, badacze używają obecnie coraz potężniejszych komputerów, które mogą wykonywać ogromną liczbę obliczeń wymaganych w przypadku bardziej realistycznych modeli ewolucji człowieka.

Haiping Li, badacz genomiki ewolucyjnej w Chińskiej Akademii Nauk w Szanghaju, wraz ze współpracownikami spędzili ponad dekadę na opracowywaniu własnej metody rekonstrukcji ewolucji.

Naukowcy nazwali metodę FitCoal (skrót od Fast Infinitesimal Time Coalescent). FitCoal pozwala naukowcom podzielić historię na precyzyjne wycinki czasu, co pozwala im stworzyć model miliona lat ewolucji podzielonej na okresy miesięcy.

„To narzędzie, które stworzyliśmy, aby poznać historię różnych grup organizmów, od ludzi po rośliny” – powiedział dr Lee.

Początkowo on i jego koledzy skupiali się na zwierzętach, takich jak muszki owocowe. Kiedy jednak zsekwencjonowali wystarczającą ilość danych genetycznych naszego gatunku, zajęli się historią ludzkości, porównując genomy 3154 osób z 50 populacji na całym świecie.

Naukowcy zbadali różne modele, aby znaleźć ten, który najlepiej wyjaśnia obecną różnorodność genetyczną wśród ludzi. Skończyli na scenariuszu, który zakładał wydarzenie bliskie wyginięcia wśród naszych przodków 930 000 lat temu.

„Zdaliśmy sobie sprawę, że odkryliśmy coś ważnego w historii ludzkości” – powiedziała Wangji Hu, biolog obliczeniowy w Icahn School of Medicine w Mount Sinai w Nowym Jorku i autorka badania.

Naukowcy doszli do wniosku, że przed wąskim gardłem populacja naszych przodków liczyła około 98 000 osobników rozrodczych. Następnie skurczyła się do mniej niż 1280 i pozostała w tym rozmiarze przez 117 000 lat. Następnie populacja się odrodziła.

Dr Hu i jego współpracownicy argumentują w swoim artykule, że to wąskie gardło jest zgodne z zapisem kopalnym naszych przodków hominidów.

Nasza gałąź drzewa ewolucyjnego oddzieliła się od innych małp człekokształtnych około siedmiu milionów lat temu w Afryce. Nasi przodkowie ewoluowali, by być wysokimi i mieć duże mózgi w Afryce około miliona lat temu. Część z tych wczesnych ludzi rozprzestrzeniła się następnie do Europy i Azji, przekształcając się w neandertalczyków i ich kuzynów, Denisovanów.

Nasz ród nadal ewoluował w kierunku współczesnych ludzi w Afryce.

Po dziesięcioleciach poszukiwań skamieniałości wzmianki o starożytnych krewnych człowieka w Afryce sprzed 950 000–650 000 lat są stosunkowo skąpe. Dr Hu stwierdziła, że ​​nowe badanie oferuje możliwe wyjaśnienie: nie było wystarczającej liczby ludzi, aby pozostawić po sobie tak wiele szczątków.

Wąskie gardło stanowiło „jeden z możliwych wyjaśnień” – stwierdziła Brenna Henn, genetyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis, która nie była zaangażowana w nowe badanie. Dodała, że ​​występująca obecnie różnorodność genetyczna mogła wynikać z innej historii ewolucyjnej.

Na przykład ludzie mogli podzielić się na odrębne populacje, a następnie ponownie się połączyć. „Testowanie alternatywnych modeli będzie solidniejsze” – powiedział dr Henn.

Dr Hu i jego współpracownicy sugerują, że globalne zmiany klimatyczne doprowadziły do ​​załamania się populacji 930 000 lat temu. Wskazują na dowody geologiczne, że w okresie proponowanego wąskiego gardła planeta stała się zimniejsza i bardziej sucha. Warunki te mogły utrudniać naszym przodkom znalezienie pożywienia.

Jednak Nick Ashton, archeolog z British Museum, zwrócił uwagę, że poza Afryką odnaleziono wiele szczątków starożytnych krewnych ludzi z czasów wąskiego gardła.

Powiedział, że jeśli globalna katastrofa spowodowała załamanie populacji w Afryce, powinno to sprawić, że w innych częściach świata krewni między ludźmi staną się jeszcze rzadsze.

Powiedział: „Liczba stanowisk w Afryce i Eurazji pochodzących z tego okresu sugeruje, że dotyczyło to tylko ograniczonej liczby populacji, które prawdopodobnie były przodkami współczesnego człowieka”.

Dr Lee i jego współpracownicy zwrócili także uwagę na fakt, że po proponowanym załamaniu populacji współcześni ludzie najwyraźniej oddzielili się od neandertalczyków i denisowian. Spekulują, że oba zdarzenia są ze sobą powiązane.

Naukowcy zauważyli, że większość małp ma 24 pary chromosomów. Ludzie mają ich tylko 23 dzięki połączeniu dwóch grup. Po wypadku naukowcy sugerują, że mógł powstać zestaw połączonych chromosomów i rozprzestrzenić się wśród młodej populacji.

„Wszyscy ludzie z 24 parami chromosomów wymarli, natomiast mała izolowana grupa z 23 parami chromosomów na szczęście przetrwała i była przekazywana z pokolenia na pokolenie” – powiedział Ziqian Hao, badacz bioinformatyki na Pierwszym Uniwersytecie Medycznym w Shandong i autor książki . Zostań.

Jednak dr Shuffles nie wierzy jeszcze w historię o wąskim gardle: „Odkrycie jest rzeczywiście bardzo zaskakujące i uważam, że im bardziej zaskakujące twierdzenie, tym lepsze dowody”.