Nowe badanie wskazuje, że neandertalczycy mogli być rannymi ludźmi

Z nowego artykułu badawczego wynika, że ​​materiał genetyczny przodków neandertalczyka mógł przyczynić się do powstania u niektórych współczesnych ludzi tendencji do „wczesnego wstawania”, czyli osób, które czują się bardziej komfortowo, wcześnie wstawając i kładąc się spać.

Wyniki są opublikowany W magazynie Biologia i ewolucja genomu.

Wszyscy anatomicznie współcześni ludzie wywodzą się z Afryki około 300 000 lat temu, gdzie czynniki środowiskowe ukształtowały wiele ich cech biologicznych. Około 70 000 lat temu przodkowie współczesnych ludzi z Eurazji rozpoczęli migrację do Eurazji, gdzie napotkali różnorodne, nowe środowiska, w tym wyższe szerokości geograficzne, w których występują większe sezonowe różnice w świetle dziennym i temperaturze.

Ale inne homininy, takie jak neandertalczycy i denisowianie, żyły w Eurazji przez ponad 400 000 lat. Starożytne homininy oddzieliły się od współczesnych ludzi około 700 000 lat temu, w wyniku czego nasi przodkowie i starożytne homininy ewoluowały w innych warunkach środowiskowych. Doprowadziło to do akumulacji zmienności genetycznej i fenotypów specyficznych dla linii. Kiedy ludzie przybyli do Eurazji, krzyżowali się ze starożytnymi homininami na kontynencie, co stworzyło możliwość nabycia przez ludzi wariantów genetycznych, które faktycznie były przystosowane do tych nowych środowisk.

Poprzednie prace wykazały, że wiele starożytnych wariantów homininów występujących u współczesnych ludzi nie było pożytecznych i zostało usuniętych w wyniku doboru naturalnego, ale niektóre starożytne warianty homininów pozostałe w populacjach ludzkich wykazują oznaki adaptacji. Na przykład starożytne warianty genetyczne powiązano z różnicami w poziomie hemoglobiny na większych wysokościach u Tybetańczyków, odpornością immunologiczną na nowe patogeny, poziomem pigmentacji skóry i składem lipidów.

Zmiany we wzorcu i poziomie ekspozycji na światło mają konsekwencje biologiczne i behawioralne, które mogą prowadzić do adaptacji ewolucyjnych. Ewolucja adaptacji okołodobowej u owadów, roślin i ryb była już wcześniej szeroko badana przez naukowców, ale nie została dobrze zbadana u ludzi.

Środowiska eurazjatyckie, w których neandertalczycy i denisowianie żyli przez kilkaset tysięcy lat, znajdują się na wyższych szerokościach geograficznych o bardziej zmiennych porach dnia niż krajobrazy, w których ewoluował współczesny człowiek przed opuszczeniem Afryki. W związku z tym naukowcy sprawdzili, czy istnieją genetyczne dowody na różnice w zegarach biologicznych neandertalczyków i współczesnych ludzi.

Badacze zidentyfikowali zestaw 246 genów zegara dobowego, łącząc poszukiwania w literaturze i wiedzę ekspercką. Znaleźli setki specyficznych dla rasy wariantów genetycznych, które mogą wpływać na geny zaangażowane w zegar dobowy. Korzystając z metod sztucznej inteligencji, wyróżnili 28 genów zegara dobowego, które zawierają warianty o potencjale zmiany splicingu u starożytnych ludzi, oraz 16 genów zegara dobowego, które prawdopodobnie podlegają odmiennej regulacji u współczesnych ludzi i starożytnych homininów.

Sugeruje to możliwe różnice funkcjonalne między zegarami biologicznymi u starożytnych homininów i współczesnych ludzi. Ponieważ przodkowie współczesnych ludzi z Eurazji i neandertalczyków krzyżowali się, możliwe jest, że niektórzy ludzie nabyli od neandertalczyków warianty rytmu dobowego.

Aby to sprawdzić, naukowcy zbadali, czy wprowadzone warianty genetyczne – warianty, które przeszły od neandertalczyków na współczesnych ludzi – mają powiązanie z preferencjami organizmu dotyczącymi czuwania i snu w dużej grupie setek tysięcy osób z brytyjskiego Biobanku.

Odkryli, że kilka przedstawionych zmiennych ma wpływ na preferencje dotyczące snu, a co najbardziej uderzające, odkryli, że zmienne te stale zwiększają „poranek”, czyli tendencję do wczesnego wstawania. Sugeruje to kierunkowy wpływ na cechę i jest zgodne z adaptacją do dużych szerokości geograficznych obserwowaną u innych zwierząt.

Zwiększona poranek u ludzi wiąże się ze skróceniem zegara dobowego. Jest to potencjalnie przydatne na wyższych szerokościach geograficznych, ponieważ wykazano, że umożliwia szybsze dostosowanie snu/czuwania do zewnętrznych wskazówek czasowych. Krótkie okresy dobowe są potrzebne, aby zbiegały się z przedłużonymi letnimi okresami świetlnymi na dużych szerokościach geograficznych u muszek owocowych, a selekcja obejmująca krótsze okresy dobowe doprowadziła do transektów o coraz krótszym czasie trwania wraz ze wzrostem szerokości geograficznej w naturalnych populacjach muszek owocowych.

Dlatego też tendencja do poranności wprowadzonych zmiennych może wskazywać na selekcję w stronę krótkiego okresu dobowego w populacjach żyjących na dużych szerokościach geograficznych. Tendencja do bycia rannym człowiekiem mogła być ewolucyjnie korzystna dla naszych przodków żyjących na wysokich szerokościach geograficznych Europy, a zatem byłaby cechą genetyczną neandertalczyka wartą zachowania.

Główny autor badania, John A. Capra: „Łącząc starożytne DNA, zakrojone na szeroką skalę badania genetyczne współczesnych ludzi i sztuczną inteligencję, odkryliśmy znaczące różnice genetyczne w codziennych systemach neandertalczyków i współczesnych ludzi”. „Następnie analizując części DNA neandertalczyka, które pozostały w genomach współczesnego człowieka, odkryliśmy zaskakujący trend: wiele z nich ma wpływ na kontrolę genów okołodobowych u współczesnych ludzi, a efekty te przeważnie zmierzają w stałym kierunku zwiększania tendencji być porannym człowiekiem.

„Ta zmiana jest zgodna z wpływem życia na dużych szerokościach geograficznych na zegary biologiczne zwierząt i potencjalnie pozwala na szybsze dostosowanie zegara biologicznego do zmieniających się sezonowych wzorców oświetlenia. Nasze kolejne kroki obejmują zastosowanie tych analiz do bardziej zróżnicowanych współczesnych populacji ludzkich oraz zbadanie zidentyfikowaliśmy wpływ wariantów neandertalczyka na „zegar dobowy w systemach modelowych i zastosujemy podobne analizy do innych potencjalnie cech adaptacyjnych”.