Ученые обнаружили в ДНК человека следы неизвестных древних предков

История происхождения человека становится все сложнее и интереснее с каждым новым генетическим исследованием. Еще недавно считалось, что современные Homo sapiens скрещивались лишь с двумя известными древними родственниками — неандертальцами и денисовцами. Однако новое исследование ученых из Калифорнийского университета в Беркли показывает, что наша эволюционная история оказалась значительно богаче. Анализ человеческого генома позволил обнаружить следы ДНК как минимум двух ранее неизвестных древних популяций гомининов, от которых не сохранилось ни одного секвенированного генома.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science и основаны на новой вычислительной технологии TRACE. Ее особенность заключается в том, что для поиска древнего генетического наследия не требуется извлекать ДНК из ископаемых останков. Вместо этого метод анализирует сотни геномов современных людей, восстанавливая их древние генеалогические связи и выявляя необычно древние участки наследственного материала.

До настоящего времени большинство подобных открытий становилось возможным благодаря древней ДНК, извлеченной из костей неандертальцев и денисовцев. Именно эти исследования показали, что современные люди неоднократно скрещивались с другими представителями рода Homo после выхода из Африки около 50 тысяч лет назад. Однако существовали многочисленные признаки того, что этим список древних родственников не ограничивался.

Проблема заключалась в отсутствии ископаемых останков с хорошо сохранившейся ДНК. Если геном неизвестной древней популяции не удалось секвенировать, обнаружить ее вклад в наследственность современного человека было крайне сложно. Новый алгоритм TRACE впервые позволил обойти это ограничение.

В основе метода лежит реконструкция так называемого графа рекомбинации предков — своеобразного генетического дерева, которое показывает происхождение каждого участка человеческого генома на протяжении сотен тысяч и миллионов лет. Анализируя необычно древние линии наследования, исследователи смогли обнаружить участки ДНК, происхождение которых невозможно объяснить ни неандертальцами, ни денисовцами.

Одной из самых интересных находок стала так называемая «призрачная» линия древних людей. По расчетам ученых, эта популяция отделилась от предков современных людей примерно 800 тысяч лет назад — приблизительно тогда же, когда разошлись эволюционные линии неандертальцев и денисовцев. Позже представители этой неизвестной группы вновь встретились с Homo sapiens в Африке и оставили после себя заметный генетический след.

Наиболее неожиданным оказалось то, что наследие этой популяции присутствует не только у жителей Африки. Исследование показало, что примерно от 0,5 до 1 процента генома практически каждого современного человека происходит именно от этой неизвестной линии. Поскольку скрещивание произошло еще до последней масштабной миграции Homo sapiens из Африки, это наследие распространилось по всему миру вместе с нашими предками.

Еще более древней оказалась вторая обнаруженная генетическая линия. Исследователи назвали ее сверхдревней, поскольку она возникла около 1,8 миллиона лет назад. Вероятнее всего, речь идет о популяции, близкой к Homo erectus — одному из первых видов древних людей, широко распространившихся по Евразии.

По данным исследования, эта сверхдревняя группа никогда напрямую не скрещивалась с современными людьми. Сначала она передала часть своего генетического материала денисовцам, а уже затем вместе с денисовской ДНК эти древние фрагменты попали в геном Homo sapiens. Особенно хорошо такие участки сохранились у народов Океании, где доля денисовского наследия значительно выше, чем у большинства других современных популяций.

Работа позволила не только обнаружить неизвестные линии происхождения, но и проследить распределение их генетического материала по всему человеческому геному. Исследователи выяснили, что древние фрагменты встречаются практически во всех хромосомах, включая участки, которые ранее считались недоступными для наследования неандертальской или денисовской ДНК.

Особый интерес представляет функциональное значение этих генов. Многие обнаруженные древние участки оказались связаны с иммунной системой, обменом веществ и адаптацией к окружающей среде. Это хорошо согласуется с современными представлениями об эволюции человека. При встрече с новыми болезнями, климатическими условиями и источниками пищи полезные генетические варианты, полученные от других популяций людей, могли давать нашим предкам важные преимущества. Естественный отбор сохранял такие мутации, благодаря чему они дошли до наших дней.

Полученные результаты еще раз подтверждают, что эволюцию человека нельзя представить в виде простого разветвленного дерева. Скорее она напоминает сложную сеть, в которой различные популяции древних людей неоднократно расходились, вновь встречались, мигрировали и обменивались генами. Подобные контакты происходили на протяжении сотен тысяч лет и сыграли значительно большую роль в формировании современного человека, чем предполагалось еще несколько десятилетий назад.

Исследователи считают, что нынешнее открытие — лишь начало. По мере накопления новых геномных данных и совершенствования методов анализа удастся обнаружить дополнительные неизвестные линии древних людей, которые пока остаются скрытыми в нашей ДНК. Особенно перспективным выглядит дальнейшее развитие метода TRACE, который способен находить следы давно исчезнувших популяций даже без ископаемых останков.

Авторы также предполагают, что аналогичный подход можно использовать далеко за пределами антропологии. Новая технология подходит для изучения эволюции животных, растений и других организмов, помогая восстанавливать древние эпизоды скрещивания, миграций и формирования видов. Таким образом, TRACE открывает новое направление в эволюционной генетике, позволяя буквально читать скрытые главы истории жизни, которые миллионы лет сохранялись внутри геномов современных организмов.