Žmogaus branduolinis genomas iš Denisovo urvo buvo perskaitytas • Aleksandras Markovas • Mokslo naujienos apie "Elementus" • Antropologija, paleontologija, genetika

Perskaitykite žmogaus branduolinį genomą iš Denisovo urvo

Denisovo urvo dantis: per didelis sapiensui, pernelyg primityvus neandertaliečiams. Nuotraukos iš diskusijos straipsnio Gamta

Seksualizuotas merginos branduolinis genomas, palikęs savo mažojo piršto falangą Denisovos oloje Altajae 30-50 tūkstančių metų. Kovo mėnesį padaryta išvada, pagrįsta tos pačios rūšies mitochondrijų genomo analize. "Denisovciai" buvo ypatinga rasė ar rūšis, atsiskyrusios nuo sapiens ir neandertaliečiai. Nauji duomenys parodė, kad Denisovitai buvo genetiškai artimesni neandertaliečiams, tačiau jie sujungė sapienus, o jų genai buvo išsaugoti šiuolaikinėje žmonijoje. Dauguma Denis genų buvo rasti Melanezijos gyventojai, gyvenantys sapiens prieš 45 tūkstančius metų.

Pasakoje, žmogus iš Denisovo urvo nebuvo sapiensas ar neandertalis (Elements, 2010-03-23), mes išsamiai apibūdinome Denisovo urvą ir urvų sluoksnius, kuriuose 2008 m. Buvo sukurta unikali paieška – čia gyvenęs žmogaus mažojo piršto falangė 30 -50 tūkstančių metų. Nuo devintojo mitochondrijų genomo straipsnio ir dabar žurnalo paskelbimo praėjo tik 9 mėnesiai Gamta paskelbia tyrimo ataskaitą apie nuostabų naująjį pasiekimą – paslaptingo Altajaus olūno gyventojo branduolinio genomo sekvenavimą.

Denisovo mitochondrijų genomo analizė parodė, kad paskutinė bendra Denisovo motina, sapiens ir neandertaliečiai išilgai nuolatinės moters linijos gyveno apie 1 milijoną metų. Paskutinė bendra sapienų ir neandertaliečių mitochondrijų motina gyveno daug vėliau – prieš 500 tūkst. Metų. "Mitochondrių išvakarės" šiuolaikiniai sapiens gyveno apie 150-200 tūkstančių metų. Panašus vėlyvųjų neandertaliečių "vakaras" (visi, kurių mtDNR iki šiol buvo sekvencinės) gyveno tik prieš 100 tūkstančių metų. Neandertaliečių "mitochondrijų išvakarių" jaunasis amžius rodo staigiai mažėjantį gyventojų skaičių – "silpnąsias vietas" neandertaliečių populiacijos istorijoje, kai buvo prarasta daug mitochondrijų linijų.

Tačiau reikia prisiminti, kad mtDNR yra tik nedidelė genomo dalis, kuri griežtai persiunčiama palei moteriškąją liniją ir yra labai jautri atsitiktiniam poslinkiui ir genetinio dreifo posūkiui (žr. Ancient Human History Revised, Elements, 2006 03 02). "Mitochondrijų Eva" gyvenimo nustatymas yra tik pirmasis žingsnis suprasti tikrąsias genealogijas.Branduolinių genomų analizė leidžia mums gauti daug tikslesnį mūsų protėvių ir jų išnykusių giminaičių istorijos ir giminystės atstatymą.

Neandertaliečių branduolinio genomo skaitymas leido mums nustatyti, kad mūsų populiacijos iš tiesų pasidalijo 270-440 tūkst. Metų, tai yra daug vėliau nei mūsų gyvenimo metu su neandertaliečiais "Ieva" (500 tūkstančių metų). Tačiau, "Eve" ir turėtų būti vyresnis nei gyventojų atskyrimo momentas. Kad suprastumėte, kodėl taip yra, galite atsitiktinai suskaidyti medį, savavališkai padalinti viršutinę savo karūna su vertikalia linija, tada surasti tris EE (kiekvienos karūnos pusės ir abiejų pusių kartu) tris EE.

Darbas atliktas Evoliucijos antropologijos institute. Max Planck Leipcige – toje pačioje vietoje, kur buvo skaitomas neandertaliečių genomas ir Denisoveco mitochondrijų genomas. Autoriai turi didelę patirtį dirbdami su senovės DNR, o kiekvienas naujas projektas padidina darbo kokybę. Šį kartą jie panaudojo svarbų naują triuką. Naudodami fermentų uricilo-DNR glikozilazę ir VIII endonukleazę, jie atsargiai pašalino iš senovės DNR fragmentus laikinai sugadintus gabalus, kuriuose citozinai virto uriciliumi.Dėl to skaitymo genomo klaidų skaičius sumažėjo, palyginti su neandertaliečių genomu.

Autorius daug padėjo tai, kad senovės žmogaus Denisas Phalanx DNR buvo nepaprastai gerai išsaugotas. Daugelyje neandertaliečių kaulų neandertalio DNR yra mažiau nei 1%, o visa kita yra bakterinis užteršimas. Iš kaulo iš Denisovo urvo senovės žmogaus DNR dalis yra apie 70%. Likusių DNR fragmentų (60-75 bp, bazinių porų) vidutinis ilgis taip pat yra didesnis nei geriausiai išsaugomose neandertaliečių kaulose (dažniausiai ne daugiau kaip 50 bp)

Kaip įprasta, buvo padaryta viskas, kas neleidžia šiuolaikinei žmogaus DNL patekti į mėginius. Išbandytų priemonių efektyvumas buvo išbandytas trimis metodais. Mėginiai buvo patikrinti dėl mitochondrijų DNR buvimo H. sapiensBe to, Y-chromosomų fragmentų (atliekant šią analizę paaiškėjo, kad Denisas buvo mergaitė), be to, dviem atskirai gautose sekvencinių Denisovo DNR fragmentų "bibliotekose" jie palygino "primityvio" (kaip paprastojo protėvio su šimpanziu) ir " pažengusios "(pvz., sapiens) nukleotidų pozicijos.Visi bandymai parodė, kad mėginių, turinčių šiuolaikinės DNR fragmentus, užteršimo lygis yra dešimtadaliu procento. Bendras branduolinės DNR skaitytojų ilgis yra 5,2 milijardo nukleotidų, tai yra 1,9 karto didesnis už visą genomo ilgį. Tačiau daugybė fragmentų yra kartojamos, ir jie neapima viso genomo (kaip yra neandertaliečių genomo atveju).

Išsamus Deniso genomo palyginimas su sapiens, šimpanzių ir neandertaliečių genomais (autoriai, koduojantys neandertaliečių genomių fragmentus iš Rusijos, Ispanijos ir Vokietijos, be "pagrindinio" Kroatijos genomo) leido patikslinti tirtų populiacijų genealogiją. Paaiškėjo, kad Denisovistai vis tiek yra artimesni neandertaliečiams nei sapiens. Pirma, sapiens ir du kitos populiacijos protėviai buvo suskirstyti, o šiek tiek vėliau Denisovanų protėviai buvo atskirti nuo neandertaliečių protėvių. Jau po šios antrosios atskyrimo neandertaliečiai patyrė didžiulį skaičiaus sumažėjimą ("silpnąsias vietas"), dėl ko labai sumažėjo neandertaliečių populiacijos genetinė įvairovė. Todėl vėlyvieji neandertaliečiai yra genetiškai daug mažiau skirtingi nei šiuolaikiniai žmonės.Per šį laikotarpį daugelis alelių ir mitochondrijų haplotipų buvo prarasti neandertaliečiai, įskaitant, galbūt, mitochondrijų DNR variantus, kurie yra arti Denisovskio.

Denisovo, neandertaliečių ir sapienų genealogija, pagrįsta branduolinių genomų palyginimu. 10 asmenų iš viršaus į apačią: Denisovecas, 4 neandertaliečiai, penkių šiuolaikinių tautų atstovai: San (Bushman), kinų, Papuanas, prancūzai, Joruba. Paveikslėlis iš aptariamo straipsnio Gamta

Turimų duomenų nepakanka norint nedviprasmiškai atsakyti į klausimą, kodėl Denisovskio žmogus labiau skiriasi nuo neandertaliečių ir sapiens negu nuo branduolinio genomo. Vienas iš dviejų dalykų: arti Denisovskio variantų "mtDNA" variantai buvo netyčia prarasti dreifuojant neandertaliečių ir sapienų populiacijas, arba mergina iš Denisovo urvo gavo savo archajišką mtDNĄ dėl epizodinio kryžiaus savo protėvių su kitais žmonijos atstovais – su vėlyvu erectučiu , pavyzdžiui, arba Heidelbersi.

Neandertaliečio genomo skaitymas atskleidė, kad netrukus po Afrikos išlaisvinimo, sapiensas tarpusavyje su neandertaliečiais Vakarų Azijoje.Ateityje intensyvi hibridizacija, matyt, nebuvo, tačiau neandertaliečių genai turėjo laiko įsiskverbti į mūsų genų baseiną ir plisti visoje Azijoje ir Europoje vėlesniame sapienų gyvenvietėje. Todėl 1-4% šiuolaikinių Azijos ir Europos genų yra neandertaliečių kilmės. "Purebred sapiens" buvo tik afrikiečiai, gyvenantys į pietus nuo Sacharos.

Ar mums taip pat yra Deniso kraujo priemaišos? Norėdami atsakyti į šį klausimą, autoriai naudojo panašias į tas, kurios anksčiau leido parodyti neandertaliečių genų buvimą šiuolaikiniuose azijiečiuose ir europiečiams, ir jų nebuvimą afrikiečiuose. Ypač buvo vertinamos nukleotidų pozicijos, kuriose prancūzas arba kinai turi vieną nukleotidą, kitas – afrikietis, šimpanzė turi vieną iš šių variantų, o archajiškas asmuo (Denisovecas ar neandertalietis) – kitas. Tokiose pozicijose neandertaliečių genomos yra panašios į prancūzų, vidutiniškai 4,6 ± 0,7% dažniau nei jorubos genomo. Tai tik rodo, kad prancūzas turi neandertaliečių genus. Tačiau Denisovo genomas panaši į prancūzų kalbą tik 1,8 ± 0,5% dažniau nei su jorubu ir beveik tokie patys skaičiai buvo gauti ir kitiems deriniams (prancūzas ir sanas, kinų ir jorubos, kinų ir sanos).Tai reiškia, kad jei Eurazijos genomose yra tam tikros Denisovo priemaišos, tai yra maža, palyginti su neandertaliečiais. Norėdami paaiškinti šią nedidelę Denisovo priemaišą, netgi nereikia įtraukti hipienozės tiesioginio kryžiaus sapiens su Denisovu. "Denisovskoe" genai iš esmės galėtų būti gauti Eurazijos neandertaliečiai sapiens tarpininkaujant per tą patį laikotarpį hibridizacijos Artimuosiuose Rytuose prieš maždaug 80000 metų.

Įdomus ir netikėtas rezultatas buvo gautas, kai autoriai palygino Denis genomą su duomenimis apie 938 modernius žmones iš 53 skirtingų tautų iš viso pasaulio. Šiems žmonėms visiškos genomos nebuvo sekvencinės, tačiau buvo nustatyta tik alelinė būklė 642,690 polimorfinių atskirų nukleotidų lokių (SNP). Šių duomenų buvo pakankamai, kad būtų galima aptikti Denisovo genų mišinį šiuolaikinėje Melanezijos populiacijoje, įskaitant Naująją Gvinėją. Kitose šiuolaikinėse žmonių populiacijose nėra jokių kitų priemaišų.

Nauji duomenys leido paaiškinti neandertaliečių indėlį į šiuolaikinių euraziečių genomą. Eurazijos gyventojų genomais, remiantis naujais skaičiavimais,yra 2,5 ± 0,6% neandertalio genų (tai neprieštarauja anksčiau paskelbtiems 1-4% skaičiams), o Melanezijos genomams, be neandertaliečių genų, yra dar 4,8 ± 0,5% Denis genų.

Labiausiai tikėtina neandertaliečių, Denisovano ir Sapienų populiacijos istorijos rekonstrukcija. Šiuolaikinių protėvių protėviai, atskirti nuo sapiens ir Denisovans protėvių laiko momentu.tv (nuo 270 iki 440 tūkstančių metų). Tada denisoviečiai atsiskyrė nuo neandertaliečių (tD) Vėliau dalis sapiens buvo iš Afrikos į Mažąją Aziją (tAfr) Čia jie susibūrė su neandertaliečiais (genetų srautas iš neandertaliečių į šiuolaikinių euraziečių protėvius,f1) Daug vėliau buvo šiuolaikinių melanesiečių su Denisovanų protėvių hibridizacija (genų srovėf2), neturintys įtakos likusių sapiens populiacijoms. N – gyventojų skaičius. Paveikslėlis iš aptariamo straipsnio Gamta

Be mažiausio piršto falango, beveik visas žmogaus molinis dantis buvo rastas Denisovo urvoje toje pačioje 11-oje sluoksnyje. Tai yra arba antrasis, arba antrasis viršutinis kairysis molaras, ir labiausiai neįprastas, jo dydis yra didelis. Jei tai yra trečiasis molaras (išmintingasis dantis), tai yra daugiau nei visų žinomų žmonių rasės, išskyrus H.habilis ir H. rudolfensis. Jei tai yra antrasis molaras, tai kažkaip patenka į kintamumo diapazoną. H. erectus. Dantude nėra specifinių neandertaliečių bruožų, kurie jau yra matomi tariamu neandertaliečių protėvių, gyvenusių Atapuercoje (Ispanijoje), laikotarpiu nuo 350 iki 600 tūkstančių metų.

Autoriai pavyko atskirti DNR nuo danties ir sekti mitochondrijų genomą. Pasirodo, jis beveik toks pat kaip ir mažojo piršto falangoje, neskaitant poros nukleotidų pakaitalų. Dantytojas priklauso jaunam, bet vis dar suaugusiam, falangai – vaikui, o tai reiškia, kad Denisovitų atsiradimas oloje tuo metu buvo ne atsitiktinis įvykis. Atrodo, kad šie nežinomi žmonės iš tikrųjų gyveno Denisovo urve. Galbūt jie buvo, o ne sapiensas vis dar čia nerandamas, kurie 11-ame sluoksnyje sukūrė sudėtingą viršutinio paleolito priemonių rinkinį? (Daugiau apie šiuos ginklus žr. Straipsnyje "Žmogus iš Denisovo urvo pasirodė esąs ne sapiensas ar neandertalis"). Tačiau autoriai nurodo, kad 11-ojo sluoksnio artefaktai gali kilti iš dviejų skirtingų erų. Neatmetama galimybė, kad urvo nuosėdos buvo maišomos. Šiuo atveju dantis ir mažasis pirštas tikriausiai priklauso senovės laikmečiui (prieš maždaug 50 tūkst. Metų) ir viršutinio paleolito artefaktus – vėliau.Jei taip, jų gamintojai galbūt vis dar buvo sapiens, kurie apsigyveno čia vėliau, bet archeologams nepaliko jokių dantų ar mažų pirštų. Kita vertus, Denisovciai buvo patenkintas Vidurio paleolito (Mousterian) technologijomis.

Tikimės, kad nauji archeologiniai radiniai padės mums sužinoti daugiau apie keistus neandertaliečių giminaičius su archajiniais dantimis ir mitochondrijomis, kurie paliko pastebimą ženklą šiuolaikinės žmonijos genofondo.

Šaltinis: David Reich, Richard E. Green, Martin Kircher, Johannes Krause, Nick Patterson, Eric Y. Durand, Bence Viola, Adrian W. Briggs, Udo Stenzel, Philipas LF Johnsonas, Tomislav Maricic, Jeffrey M. Good, Tomas Marques-Bonet, Ar Alkanas, Qiaomei Fu, Swapan Mallick, Heng Li, Matthias Meyer, Evan E. Eichler, Markas Stonekingas, Michael Richards, Sahra Talamo, Michael V. Shunkov, Anatoli P. Derevianko, Jean-Jacques Hublin, Janet Kelso, Montgomery Slatkin, Svante Pääbo. Archeologinės hominino grupės genetinė istorija iš Denisovo urvo Sibire // Gamta. 2010. V. 468. P. 1053-1060.

Taip pat žiūrėkite:
1) Žmogus iš Denisovo urvo nebuvo sapiens, o ne neandertalietis, "Elements", 2010/03/27.
2) Neandertaliečių genomas skaito: neandertaliečiai paliko ženklą šiuolaikinių žmonių genuose, "Elements", 2010-05-10.

Aleksandras Markovas


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: