Un flux împletit, nu un arbore genealogic: modul în care noile dovezi ne îmbunătățește înțelegerea modului în care oamenii au evoluat

Specia noastră este ultimul membru viu al arborelui genealogic uman. Dar acum doar 40.000 de ani, Neanderthals Au mers pe pământ și sute de mii de ani înainte de atunci, strămoșii noștri s-au suprapus cu mulți alți hominini-specii de primate cu două picioare.

Acest lucru ridică mai multe întrebări: cu ce alte populații și specii s -au împerecheat strămoșii noștri și când? Și cum a format această amestecare antică cine suntem astăzi?

“Oriunde avem hominini în același loc, ar trebui să presupunem că există potențialul că există o interacțiune genetică”, Adam Van Arsdalea spus un antropolog biologic la Wellesley College din Massachusetts, Live Science.

Cu alte cuvinte, diferite specii de hominină făceau sex – și bebeluși – împreună. Asta înseamnă a noastră Arborele genealogic evolutiv este încurcatcu rude încă necunoscute care se pot ascunde în ramuri.

Dovezile ADN emergente sugerează că această „interacțiune genetică” a dus la diversitatea și noi combinații de trăsături care au ajutat oamenii antici – inclusiv strămoșii noștri – să prospere în diferite medii de pe glob.

„Totul este despre variație”, Rebecca Ackermanna spus un antropolog biologic la Universitatea din Cape Town din Africa de Sud, Live Science. „Mai multă variație la oameni ne permite să fim mai flexibili ca specie și, ca urmare, să avem mai mult succes ca specie din cauza întregii diversități”.

Tehnicile de ultimă oră pot lumina perioadele cruciale mai profund în trecutul nostru evolutiv care a dus Homo sapiens evoluând în Africa sau chiar aruncă lumină asupra perioadelor anterioare Homo Genul a existat. La rândul său, această cunoaștere ne -ar putea îmbunătăți înțelegerea exact ceea ce ne face umani.

Înrudite: Ultima zi a lui Lucy: Ce dezvăluie fosila iconică despre ultimele ore ale strămoșului nostru antic

Un pârâu împletit

La începutul secolului XX, oamenii de știință au considerat că există o linie evolutivă clară între strămoșii noștri și noi, cu o specie care evoluează secvențial în alta și nu are nicio contribuție din partea populațiilor „în afara”, precum ramurile de pe un copac.

Dar progresele din secolul XXI în Analiza ADN -ului antic Tehnicile au dezvăluit că originile noastre seamănă mai mult cu un flux împletit – o idee împrumutată de la Geologie, în care canalele superficiale se ramifică și se referă la un flux ca o rețea.

„Devine foarte greu atunci când te gândești la lucruri într -un model de flux împletit pentru a împărți [populations] în grupuri discrete, “Acurmann a spus.” Nu există, prin definiție, niciun grup discret; Au contribuit la evoluția celuilalt. “

Ackermann studiază variația și hibridizarea – schimbul de gene între diferite grupuri – din istoria evolutivă a homininelor, pentru a înțelege mai bine cum genetică și schimb cultural ne -a făcut oameni. Şi Ea se gândește Hibridizarea atât în Africa, cât și în afara Africii a jucat un rol semnificativ în originile noastre.

Dovada unei astfel de hibridizări au apărut într -un flux constant de când primul genom neanderthal a fost secvențiat în 2010. Acest program de cercetare, care a obținut geneticianul Svante Pääbo a Premiul Nobel din 2022a dezvăluit că H. sapiens și neanderthals a făcut sex în mod regulat. A dus, de asemenea, la descoperirea Denisovanio populație necunoscută anterior, care a variat în Asia de la aproximativ 200.000 la 30.000 de ani în urmă și asta a avut urmași cu ambii neanderthali şi H. sapiens.

Atunci când speciile împărtășesc gene între ele prin hibridizare, procesul este cunoscut sub numele de introgresie, iar atunci când acele gene comune sunt benefice pentru o populație, este cunoscută sub numele de introgresie adaptivă.

În urma a două decenii de studii genice asupra oamenilor și a rudelor noastre dispărute este înțelegerea că putem fi cine suntem datorită unei proclivități de a ne împerechea cu oricine – inclusiv cu alte specii.

Conectarea cu alte grupuri – social și sexual – a fost o parte importantă evoluția umană. “Pentru noi să supraviețuim și să devenim umani, probabil, depindea cu adevărat de asta”, a spus Van Arsdale.

Beneficiile hibridizării

De când a fost secvențiat primul genom neanderthal, cercetătorii au încercat să identifice când şi cât de des noastre H. sapiens strămoșii s -au împerecheat cu alte specii și grupuri. De asemenea, au investigat cum genele Neanderthal și Denisovan ne afectează astăzi. Multe dintre aceste studii se bazează pe seturi de date mari de genomi de la oameni care trăiesc astăzi și le leagă de ADN -ul antic extras din oasele oamenilor dispăruți și rudele lor care trăiau cu zeci de mii de ani în urmă.

Aceste analize arată că multe gene care au avut originea în grupuri de acum extinse pot conferi avantaje astăzi. De exemplu, tibetanii moderni au o variantă de gene unică pentru trăind de înaltă altitudine pe care probabil le-au moștenit de la Denisovani, în timp ce diferite versiuni ale genelor de pigmentare a pielii neandertale ar fi putut ajuta unele populații să se adapteze la climele mai puțin înrăutățite în timp ce protejează în timp ce protejează alții din radiații UV.

Există, de asemenea, dovezi că genele neandertale au ajutat membrii timpurii ai speciilor noastre să se adapteze rapid la viața în Europa. Având în vedere istoria lor lungă în Europa înainte de sosirea H. sapiensNeanderthals a construit o suită de variații genetice pentru a face față bolilor unice pentru zonă. H. sapiens a întâlnit aceste boli noi atunci când s -au răspândit în zone în care au trăit neanderthalii. Dar, prin împerecherea cu neanderthalii, am primit și noi Gene care le -au protejat din acei viruși.

Dincolo de trăsături specifice care pot conferi avantaje oamenilor de astăzi, aceste episoade de împerechere diversificate bazinul de gene uman, care ar fi putut ajuta strămoșii noștri mediile variate.

Importanța diversității genetice moderne poate fi ilustrată cu genele antigenului leucocitelor umane (HLA), care sunt critic la capacitatea sistemului imunitar uman de a recunoaște agenți patogeni. Oamenii de astăzi au o gamă amețitoare de aceste gene, mai ales în Asia de Est. Această zonă a lumii este un “Hotspot” Pentru bolile infecțioase emergente din cauza unei combinații de factori biologici, ecologici și sociali, astfel încât această diversitate poate oferi avantaje într -un domeniu în care noile boli apar frecvent.

Când se pierde diversitatea genetică Izolarea populației Și declin, grupurile pot deveni deosebit de susceptibile la noi infecții sau nu se pot adapta la noile circumstanțe ecologice. De exemplu, o teorie susține că populațiile neandertale au scăzut și, în cele din urmă, au dispărut în urmă cu aproximativ 40.000 de ani, deoarece nu aveau diversitate genetică din cauza constant și izolare.

Înrudite: Am ucis neanderthalii? Noile cercetări pot răspunde în cele din urmă la o întrebare veche.

Descoperirea „populațiilor de fantome”

Unele dintre cele mai noi cercetări intră mai profund în timpul evolutiv, identificând “populații de fantome– – Grupuri umane care au dispărut după ce au contribuit la gene la speciile noastre. Adesea, arheologii nu au resturi scheletice din aceste populații, dar ecourile lor persistă în genomul nostru, iar existența lor poate fi obținută prin modelarea modului în care genele se schimbă în timp.

De exemplu, un “populație de mister„Din până la 50.000 de indivizi care s -au interbandat cu strămoșii noștri în urmă cu 300.000 de ani au trecut de -a lungul genelor care au creat mai multe conexiuni între celulele creierului, ceea ce ar putea să ne -a sporit funcționarea creierului.

Populația cu care se hibridizează H. sapiens și a ajutat la creșterea creierului nostru s -ar putea să fi fost o linie de Homo erectus. Această specie s -a crezut cândva că a dispărut după ce a evoluat în H. sapiens În Africa, dar antropologii cred acum H. erectus a supraviețuit în anumite părți din Asia până acum 115.000 de ani.

De fapt, istoria noastră evolutivă poate include împerecherea populațiilor care au fost separate de până la un milion de ani, a spus Van Arsdale. Aceste populații „supraurchaice” sunt descoperite din ce în ce mai mult pe măsură ce ne -am mină propriile noastre genomuri și cele ale rudelor noastre apropiate, neanderthalilor și Denisovanilor.

De exemplu, un studiu genetic publicat în 2020 a identificat un Populație supraurchaică Acest lucru s -a separat de alți strămoși umani în urmă cu aproximativ 2 milioane de ani, dar apoi s -a interbandat cu strămoșii Neanderthalilor și Denisovanilor în urmă cu aproximativ 700.000 de ani. Experții nu știu exact ce gene a împărtășit această populație de fantome supraurchaice cu strămoșii noștri sau cine a fost, dar aceasta s -ar putea să fi fost o linie de H. erectus.

Spațiu gol evolutiv

Dar există o regiune mare, nemarcată de istorie evolutivă umană – și este crucială pentru identitatea noastră de specie.

Perioada când H. sapiens a evoluat pentru prima dată în Africa și perioada mai îndepărtată a istoriei evolutive umane pe continent care anterior Homo Gen, rămâne un decalaj imens de cunoștințe. Acest lucru se întâmplă în parte, deoarece ADN -ul păstrează bine în peșteri și în alte medii stabile în zonele frigide ale lumii, precum cele găsite în zonele Europei și Asiei, în timp ce condițiile mai calde ale Africii degradează de obicei ADN -ul. Drept urmare, cea mai veche secvență de ADN umană completă din Africa este doar 18.000 de ani. În schimb, un schelet descoperit în nordul Spaniei a produs un genom mitocondrial complet de la o rudă umană, H. Heidelbergensiscare a trăit mai mult decât Acum 300.000 de ani.

“Hărțile ADN -ului antic uman sunt date copleșitor de eurasiatice”, a spus Van Arsdale. “Și realitatea este că este un loc marginal în trecutul nostru evolutiv. Așadar, să înțelegem ce se întâmplă în nucleul Africii ar fi potențial transformator.”

Aici se scurtează tehnologia ADN -ului actual.

Hominini mici care au mers pe două picioare, numite Australopithecines, au evoluat în urmă cu aproximativ 4,4 milioane de ani în Africa. Și între 3 milioane și 2 milioane de ani în urmă, genul nostru, Homoprobabil a evoluat de la ei. H. sapiens a evoluat În urmă cu aproximativ 300.000 de ani în Africa Și apoi a călătorit în jurul lumii. Dar, având în vedere deficitul ADN -ului antic din Africa, este dificil să ne dăm seama ce grupuri se împerechează și se hibridizează în acel interval de timp vast sau cum scheletul fosil au fost legate de rude umane de pe continent.

Înrudite: „Nu are sens să spunem că a existat o singură origine a lui Homo sapiens”: modul în care înregistrarea evolutivă a Asiei complică ceea ce știm despre speciile noastre

O nouă tehnică numită Paleoproteomică ar putea ajuta la aruncarea luminii asupra originii noastre africane ca specie și chiar să dezvăluie indicii despre machiajul genetic al australopitecinelor și al altor hominine înrudite. Deoarece genele sunt instrucțiunile care codifică pentru proteine, identificarea proteinelor antice prinse în smalțul dinților și scheletele fosile poate ajuta oamenii de știință să determine unele dintre genele care au fost prezente în populații care au trăit cu milioane de ani în urmă.

Totuși, este o tehnică foarte nouă. Până în prezent, analiza paleoproteomică are identificat doar o mână a secvențelor proteice incomplete la rudele umane antice și până acum a reușit să obțină doar o cantitate mică de informații genetice de la acestea.

Dar într -un studiu de reper publicat în acest an, cercetătorii au folosit proteine în smalțul dinților pentru a -și da seama sex biologic a unui tânăr de 3,5 milioane Australopithecus africanus individ din Africa de Sud. Și într-un alt studiu, publicat și anul acesta, oamenii de știință au folosit emailul dinților de la o rudă umană de 2 milioane de ani, Paranthropus robustuspentru a identifica variabilitate genetică Printre patru schelete fosile – o constatare care sugerează că ar fi putut fi din grupuri diferite, sau chiar specii diferite.

Cu toate acestea, paleoproteomica este încă destul de limitată. Într -un studiu recent, oamenii de știință au analizat un zeci de proteine antice găsite în fosilele Neanderthals, Denisovans, H. sapiens și cimpanzee. Ei au descoperit că aceste proteine ar putea ajuta la reconstruirea unui arbore genealogic până la nivelul genului, dar nu erau utile la nivelul speciilor.

Totuși, faptul că datele proteice pot fi utilizate pentru a reconstrui o parte din fluxul împletit al oamenilor timpurii și pentru a identifica sexul cromozomial al rudelor umane este încurajator, iar cercetările suplimentare sunt necesare pe aceste linii, au spus experții Live Science.

Unele sunt sigure că noile abordări ne -ar putea ajuta să despachetăm aceste interacțiuni timpurii.

“Cred că vom învăța mult mai multe despre trecutul antic al Africii în următoarele două decenii decât am avut până acum”, a spus Van Arsdale.

Ackermann este mai prudent. Pentru a înțelege cu adevărat când, unde și cu cine s -au împerecheat strămoșii noștri umani și cum ne -a făcut asta cine suntem, „trebuie să avem un întreg genom” din aceste rude umane antice, a spus ea. „Cu proteine, pur și simplu nu obțineți asta”.

Sheela Athreyaun antropolog biologic de la Texas A&M University, este optimist că putem folosi aceste tehnici noi pentru a -și elimina trecutul evolutiv mai îndepărtat – și că va da surprize. De exemplu, ea crede că ceea ce numim acum Denisovans ar fi fost de fapt H. erectus.

„Absolut în viața mea, cineva va putea obține un Homo erectus genomul “, a spus Athreya, probabil din zonele mai reci din Asia.” Sunt încântat. Cred că va arăta Denisovan “.

Oricum, este clar că o mulțime de amestecuri ne -au făcut umani.

Homo Este posibil ca linia să fi evoluat pentru prima dată în Africa, a spus Athreya. „Dar, odată ce a părăsit Africa, ai atâta complexitate încât nu are sens să spui că a existat o singură origine sapiens. Nu poate exista un model universal care să explice literalmente fiecare om de pe pământ. “

Kristina Killgrove este o scriitoare de personal la Live Science, cu accent pe arheologie și știri de paleoantropologie. Articolele ei au apărut și în locații precum Forbes, Smithsonian și Mintal Floss. Killgrove deține un doctorat în antropologie biologică și un master în arheologie clasică, iar ea a fost anterior profesor și cercetător universitar. A primit premii de la Societatea pentru Arheologie Americană și Asociația Antropologică Americană pentru scrierea științei sale.