Jeszcze niedawno sądzono, że Neandertalczycy byli zamkniętą populacją, przez setki tysięcy lat rozwijającą się niezależnie od ludzi współczesnych. Jednak odkrycia z ostatniej dekady ujawniły znacznie bardziej złożoną historię.
Zarówno mtDNA Neandertalczyków, jak i ich chromosom Y, wskazują na zdumiewający fakt: na pewnym etapie doszło do wymiany genetycznej między Neandertalczykami a inną, bardziej „ludzką” populacją – wczesnymi Homo sapiens lub tajemniczą ghost population, spokrewnioną z naszym gatunkiem.
Ta wymiana nie tylko zmieniła ich dziedzictwo genetyczne, ale być może zaważyła na tym, że Neandertalczycy w ogóle przetrwali tak długo.
Mitochondrialne DNA Neandertalczyków – ślad po „obcych” kobietach
Każdy z nas dziedziczy mitochondrialne DNA (mtDNA) wyłącznie po matce. Dlatego mtDNA to znakomity wskaźnik „żeńskiej linii” przodków.
W przypadku Neandertalczyków to właśnie mtDNA ujawniło pierwsze ślady ich kontaktu z obcymi populacjami.
Stare linie z Sima de los Huesos
Najstarsze znane mtDNA Neandertalczyków pochodzi z jaskini Sima de los Huesos w Hiszpanii (ok. 430 000 lat temu).
Okazało się, że jest ono bardziej podobne do Denisowian niż do Homo sapiens.
To dowodzi, że w najwcześniejszej fazie ewolucji Neandertalczycy mieli własne, unikalne mitochondria, bardzo różne od naszych.
Z czasem jednak coś się zmieniło.
Wymiana około 270–220 tys. lat temu
Około ćwierć miliona lat temu nastąpiło zdarzenie, które naukowcy nazywają mitochondrial replacement — wymianą mitochondrialnego DNA.
Wszystkie późniejsze Neandertalskie mtDNA (np. z Vindija, Mezmaiskaya, El Sidrón) wykazują znacznie większe podobieństwo do Homo sapiens niż ich wcześniejsze odpowiedniki, które mogło odzielić się od lini łączącej z homo sapiens około 800 tys lat temu.
To oznacza, że:
gdzieś pomiędzy 270 000 a 220 000 lat temu doszło do krzyżowania z populacją żeńską, pochodzącą z Afryki lub z jej pobliża — być może z tzw. ghost population, blisko spokrewnioną z wczesnymi Homo sapiens.
Te kobiety wniosły do neandertalskiej puli genetycznej nowy typ mitochondriów, który całkowicie zastąpił pierwotne neandertalskie linie.
Dziś więc mtDNA Neandertalczyków, które znamy z sekwencjonowanych genomów, ma „młodszy”, bardziej ludzki rodowód niż się spodziewano.
Chromosom Y Neandertalczyków – jeszcze bardziej „ludzki”
Jeśli mitochondria są dziedzictwem kobiet, to chromosom Y reprezentuje linię ojców.
I tu odkryto coś jeszcze bardziej zaskakującego.
Pierwotne Y-DNA było inne
Najstarsi przodkowie Neandertalczyków – ci sprzed 400–500 tys. lat – mieli własny, odrębny chromosom Y, zupełnie inny niż ten, który noszą ludzie współcześni.
Genetycznie był on tak odległy, że niektóre warianty mogły być niekompatybilne z ludzkim genomem — co mogło utrudniać płodność mieszańców.
Wymiana Y-DNA około 370–100 tys. lat temu
W badaniach zespołu Petr et al., Science 2020 odkryto, że późni Neandertalczycy mieli chromosom Y bardziej podobny do ludzkiego niż do denisowiańskiego.
To oznacza, że w pewnym momencie ich męska linia genetyczna została całkowicie zastąpiona — przez wariant pochodzący od wczesnych ludzi lub pokrewnej ghost population.
Zjawisko to musiało mieć poważne konsekwencje biologiczne:
- mogło zwiększyć płodność mieszańców,
- ułatwić dalsze krzyżowanie się z ludźmi,
- a nawet poprawić przystosowanie do środowiska.
W praktyce oznacza to, że wszyscy późni Neandertalczycy mieli Y-DNA pochodzenia bliższego Homo sapiens, mimo że ich genom jądrowy pozostawał w większości neandertalski.
Kim była tajemnicza „ghost population”?
Termin ghost population odnosi się do populacji, której nie znamy z żadnych szczątków, ale której ślady genetyczne istnieją w DNA innych gatunków.
W przypadku Neandertalczyków może chodzić o:
- wczesnych Homo sapiens z Afryki, którzy opuścili kontynent dużo wcześniej niż główna migracja sprzed 70 tys. lat,
- lub o inną, wymarłą linię Homo, pokrewną wczesnym Homo sapiens
Badania wskazują, że przepływ genów między tą populacją a przodkami Neandertalczyków miał miejsce ok. 370–100 tys. lat temu, a jego ślady obejmują:
- mitochondria,
- chromosomy Y,
- oraz pojedyncze fragmenty DNA jądrowego.
To właśnie te domieszki sprawiły, że późni Neandertalczycy byli genetycznie bardziej „zrównoważeni”, niż sądzono – a ich linie mitochondrialne i Y-DNA stały się pomostem między archaicznymi a nowoczesnymi Homo.
Co ta wymiana mówi o ich społeczeństwie?
Genetyka często ujawnia coś więcej niż liczby.
W przypadku Neandertalczyków można z tych danych wyczytać pewien schemat społeczny:
- Wymiana mtDNA wskazuje na napływ kobiet z zewnątrz,
- Wymiana Y-DNA – na napływ mężczyzn w późniejszym okresie.
To sugeruje, że przez setki tysięcy lat między różnymi populacjami Homo dochodziło do kontaktów, związków i przepływu genów w obie strony.
Choć mtDNA i Y-DNA Neandertalczyków uległy „uczłowieczeniu”, ich DNA jądrowe wciąż różniło się od naszego bardziej niż te dwa elementy. To właśnie DNA jądrowe pokazuje, że Homo neanderthalensis i Homo sapiens pozostawali odrębnymi populacjami przez ponad 400 tys. lat.
Historia zapisana w genach
Wymiana mtDNA i Y-DNA między Neandertalczykami a wczesnymi ludźmi pokazuje, że ewolucja człowieka nie przebiegała liniowo.
To raczej sieć łączących się i rozdzielających gałęzi, z których każda wnosiła coś do wspólnego dziedzictwa Homo.
Gdybyśmy mogli prześledzić tę historię jak drzewo genealogiczne, zobaczylibyśmy nie proste rozgałęzienia, ale splątane korzenie, w których spotykają się linie kobiet i mężczyzn z różnych światów – ludzi, Neandertalczyków i tajemniczych „duchów ewolucji”.
Bibliografia
- Petr M. et al. (2020). The evolutionary history of Neandertal and Denisovan Y chromosomes. Science 367(6481).
- Posth C. et al. (2016). Pleistocene mitochondrial genomes suggest a single major dispersal of non-Africans. Nature 534.
- Lalueza-Fox C. et al. (2011). Genetic evidence for patrilocal mating behavior among Neandertal groups. PNAS 108(1).
- Meyer M. et al. (2016). Nuclear DNA sequences from the Middle Pleistocene Sima de los Huesos hominins. Nature 531.
- Mendez F.L. et al. (2016). The Divergence of Neandertal and Modern Human Y Chromosomes. AJHG 98.
