Czy ludzie i neandertalczycy krzyżowali się?

Nasi przodkowie współistnieli z neandertalczykami przez tysiące lat. Te dwa gatunki zamieszkiwały wspólne terytoria w Europie i części Azji aż do 40 000 lat temu, kiedy wyginęli neandertalczycy. Homo sapiens i neandertalczycy to gatunki podobne genetycznie, które mogą się krzyżować. Współczesne badania genetyczne pokazują, że rzeczywiście doszło do krzyżowania się między tymi grupami; w rzeczywistości dzisiejsze populacje ludzkie mają około 1-4% genów neandertalczyka.

Homo sapiens i neandertalczycy

Homo neanderthalensis, powszechnie znany jako neandertalczycy , reprezentują odrębny gatunek wczesnych ludzi odkryty w XIX wieku. Są prawdopodobnie najbardziej znanym ze wszystkich wymarłych gatunków ludzkich, mimo że wciąż nie wiemy o nich wystarczająco dużo.

Na szczęście badania genetyczne pomagają odkryć różnice i podobieństwa między neandertalczykami a naszym gatunkiem, Homo sapiens. Wiemy, że nasi przodkowie dzielili siedliska z neandertalczykami w Europie, zachodniej Azji i częściach Bliskiego Wschodu aż do wyginięcia neandertalczyków około 40 000 lat temu. Niewiele jednak wiemy o ich wspólnym życiu i nadal nie mamy pewności, czy nasz własny gatunek przyczynił się do wyginięcia neandertalczyków.

Wiemy również, że były to genetycznie bardzo podobne grupy wczesnych ludzi. Chociaż nasz gatunek, Homo sapiens, jest obecnie jedynym gatunkiem, jaki pozostał na Ziemi, był to tylko jeden z wielu gatunków ludzkich, jakie istniały. Pierwsi przedstawiciele naszego rodzaju Homo (człowiek), pojawił się około 2,4-1,5 miliona lat temu. Te wczesne gatunki, obecnie wymarłe, obejmują Homo habilis, Homo ergaster i Homo erectus. Później, około 700-600 000 lat temu, pojawił się nowy gatunek człowieka, często nazywany „archaicznym Homo sapiens”. Te prawdopodobnie wyewoluowały z Homo erectus i uważa się, że archaiczny Homo sapiens, np Człowiek z Heidelbergu , są bezpośrednimi przodkami zarówno współczesnego człowieka, jak i neandertalczyków. Szacuje się, że neandertalczycy oddzielili się genetycznie od naszego gatunku około 550-500 000 lat temu.

Pierwsi przedstawiciele naszego gatunku przybyli do Afryki około 200–150 000 lat temu (lub nawet wcześniej, według niektórych danych około 300 000 lat temu). Nie mieli jednak okazji od razu spotkać się z neandertalczykami, gdyż neandertalczycy nie mieszkali w Afryce. Pierwszy kontakt nawiązali dopiero około 100 000 lat temu, gdy Homo sapiens wyemigrował z Afryki do Azji i Europy.

Fizycznie neandertalczycy byli bardzo podobni do Homo sapiens, z wyjątkiem pewnych specyficznych cech. Neandertalczycy mieli wyraźny łuk brwiowy, byli nieco krótsi i krępsi niż anatomicznie współcześni ludzie. Taki kształt ciała był prawdopodobnie adaptacją do zimnego środowiska. Mieli też nieco większe mózgi niż nasz gatunek. Pod wieloma innymi względami byli do nas bardzo podobni, co nie jest zaskakujące, ponieważ nasze gatunki są bardzo blisko genetycznie. Jest to kluczowe, ponieważ krzyżowanie nie byłoby możliwe przy większej różnicy genetycznej.

Taki sam dla różnych gatunków?

Pierwsi ludzie i neandertalczycy byli tak podobni genetycznie, że naukowcy zastanawiali się nad możliwością ich krzyżowania się od drugiej połowy XX wieku. To także otworzyło pytanie, czy Homo sapiens i neandertalczycy byli w rzeczywistości po prostu różnymi odmianami tego samego gatunku, skoro przedstawiciele tego samego gatunku mogą pomyślnie się krzyżować.

Według koncepcja gatunku biologicznego , gatunek to grupa osobników, które mogą się krzyżować i produkować płodne potomstwo . „Płodne potomstwo” jest terminem kluczowym, ponieważ wiemy, że niektóre bardzo bliskie, ale różne gatunki mogą wydać na świat żywe potomstwo, ale takie potomstwo jest na ogół bezpłodne. Dobrym przykładem są konie i osły. Mogą się krzyżować i wydawać bezpłodne potomstwo – muły i osłomuły. W rzadkich przypadkach zwierzęta te mogą być płodne (dotyczy to głównie samic mułów), ale nie jest to normą. Ich ogólna bezpłodność jest jednym z powodów klasyfikowania osłów i koni jako odrębnych gatunków.

Oczywiście koncepcja gatunku biologicznego to tylko jeden z wielu sposobów definiowania gatunku. To, co czyni odrębny gatunek, jest kwestią konsensusu naukowego i zależy od złożonych kryteriów. Sama natura jest często bardziej nieuchwytna, niż chcielibyśmy myśleć i nie zawsze łatwo jest precyzyjnie określić granice między gatunkami.

Jednocześnie kwestia płodnego i niepłodnego potomstwa może pomóc w zrozumieniu związku między Homo sapiens a populacjami neandertalczyków w Pre-historia . Gdyby były to te same gatunki, mogłyby się rozmnażać i pozostawiać płodne potomstwo. W rezultacie dzisiejsze populacje ludzkie miałyby mieszankę genów Homo sapiens i neandertalczyka.

Z drugiej strony, gdyby Homo sapiens i neandertalczycy byli różnymi gatunkami, w dzisiejszych populacjach ludzkich nie powinno być żadnych genów neandertalczyka. Oznaczałoby to, że albo nie doszło do krzyżowania, albo nawet gdyby było, to nie dałoby to płodnego potomstwa.

Zatem, który z nich ma miejsce? Jak się okazuje, odpowiedź jest bardziej złożona niż proste „tak” lub „nie”. Badania genetyczne ujawniają, że dzisiejsze populacje ludzkie rzeczywiście mają pewien procent genów neandertalczyków. To dowodzi, że nasi przodkowie krzyżowane z neandertalczykami . Jednakże odsetek tych genów jest stosunkowo niewielki i wynosi około 1-4%. To komplikuje interpretację, ponieważ ten stosunkowo niewielki odsetek może oznaczać różne rzeczy: albo krzyżowanie było rzadkie, albo tylko niewielki procent potomstwa był płodny (co sugerowałoby bliskie, ale różne gatunki). Wreszcie niewielki odsetek genów neandertalczyków może wynikać ze stosunkowo małej liczby osobników neandertalczyków. Wiemy, że ich populacja była mniejsza w porównaniu do Homo sapiens.

Nawet mając te niewiadome, możemy śmiało stwierdzić, że ludzie i neandertalczycy rzeczywiście się krzyżowali. W rzeczywistości zdarzało się to częściej, niż wcześniej sądzono.

Wzory krzyżowania się

Przeciętnie dzisiejsi ludzie mają od 1% do 4% genów neandertalczyka, chociaż odsetek ten nie jest taki sam we wszystkich populacjach. Przez długi czas wierzono, że ludzie wywodzący swoje pochodzenie wyłącznie z Afryki nie mają domieszki neandertalczyka, ponieważ neandertalczycy nie mieszkali w Afryce. Jednak ostatnie badania wykazały, że niekoniecznie tak jest – istnieją pewne przypadki DNA neandertalczyka w populacjach Afryki . Dlaczego? Wynika to ze złożoności migracji ludzi na całym świecie. Grupy Homo sapiens początkowo opuściły Afrykę i migrowały po całym świecie. Jednak niektórzy później wrócili do Afryki i pewien procent z nich krzyżował się z neandertalczykami podczas ich pobytu poza Afryką, co znajduje odzwierciedlenie w genach dzisiejszej populacji afrykańskiej.

Przepływ genów następował także w przeciwnym kierunku. Znamy osobniki neandertalczyka z domieszką genów Homo sapiens. Niektóre z tych wydarzeń miały miejsce stosunkowo już 100 000 lat temu.

Kolejną rzeczą, którą wiemy o krzyżowaniu się ludzi i neandertalczyków, jest to, że zdarzało się to wielokrotnie. Niektóre z najwcześniejszych przykładów krzyżowania się miały miejsce wśród populacji, które wymarły. Innymi słowy, żaden żyjący obecnie człowiek nie jest potomkiem tych ludzi. Ponieważ dzisiejsi ludzie rzeczywiście mają domieszkę neandertalczyka, jest to dowód na późniejsze krzyżowanie się gatunków, wskazujące, że takie zdarzenia zdarzały się częściej, niż kiedyś sądzono.

DNA mitochondrialne

Interesujące jest również to, że współczesny człowiek nie ma żadnego mitochondrialnego DNA (mtDNA) pochodzącego od neandertalczyków. Aby zrozumieć konsekwencje tego, musimy zrozumieć wzorce dziedziczenia mtDNA. Większość DNA znajduje się w jądrze komórkowym, ale niewielka część znajduje się w mitochondriach, części komórki odpowiedzialnej za produkcję energii. To DNA jest dziedziczone wyłącznie od matki, dlatego jest przydatne do śledzenia linii genetycznej od strony matki. Według obecnej wiedzy człowiek odziedziczył mtDNA wyłącznie od strony Homo sapiens, a nie od neandertalczyków.

Konsekwencje tego nie są w pełni zrozumiałe. Czy to oznaczałoby, że mężczyźni wnieśli więcej genów neandertalczyka do współczesnego człowieka niż kobiety? Jeśli tak, może nam to powiedzieć coś o organizacji społecznej między ludźmi a neandertalczykami. Z drugiej strony możliwe, że kiedyś był Domieszka neandertalska w naszym mtDNA, ale linie te w pewnym momencie wymarły. Inna możliwość jest taka, że ​​ludzie i neandertalczycy rzeczywiście są różnymi gatunkami (w oparciu o koncepcję gatunku biologicznego) i że tylko ludzkie kobiety i neandertalczycy mogą wydawać płodne potomstwo (ale nie mężczyźni i neandertalczyki). Mamy nadzieję, że dalsze badania rzucą światło na te pytania.

Denisowianie

Należy również zauważyć, że neandertalczycy nie są jedynymi prehistorycznymi ludźmi, którzy krzyżowali się z naszymi przodkami. Inny gatunek, denisowiany, odkryto w 2010 roku na Syberii. Nadal niewiele o nich wiemy, ale na podstawie ich DNA identyfikuje się je jako nowy gatunek człowieka. Według aktualnej wiedzy Denisowianie byli blisko spokrewnieni zarówno ze współczesnymi ludźmi, jak i neandertalczykami. Istnieją przesłanki genetyczne wskazujące, że byli oni bliżej neandertalczyków niż Homo sapiens, jednak wciąż nie mamy wystarczającej liczby okazów denisowiańskich, aby w pełni zrozumieć ten gatunek.

Wiemy jednak, że Denisovanie również krzyżowali się z naszym gatunkiem. W niektórych populacjach ludzkich, np. w Oceanii i Papui Nowej Gwinei, domieszka denisowiana jest bardziej znacząca niż domieszka neandertalczyka i sięga około 6%. Oprócz tego Denisowianie krzyżowali się także z neandertalczykami — badania genetyczne wykazały istnienie wspólnego DNA wszystkich trzech gatunków (lub podgatunków) ludzi.

Wpływ genów neandertalczyka?

Niedawne badania wykazały, że neandertalczycy rzeczywiście krzyżowali się z Homo sapiens. Dowód tkwi w naszych genach: we współczesnych populacjach ludzkich występuje domieszka neandertalczyka. Nawet niewielki procent opowiada ciekawą historię o naszych przodkach i ich związkach z innymi, wymarłymi już gatunkami ludzkimi.

Co to oznacza dla nas? To, że niektórzy z nas mają domieszkę neandertalczyka i/lub denisowiana, nie oznacza poziomu postępu ewolucyjnego. Żadna osoba nie jest „mniej rozwinięta” z powodu wyższej domieszki neandertalczyka lub denisowiana niż ktoś inny.

Naukowcy pracują nad zrozumieniem, w jaki sposób ta domieszka genetyczna może wpływać na żywych ludzi. Czy geny neandertalczyka wpływają na zdrowie (i jeśli tak, to w jaki sposób?) Czy są jakieś zalety czy wady, jakie niesie ze sobą ta domieszka?

Nadal nie mamy konkretnych odpowiedzi, chociaż istnieją przesłanki wskazujące, że te geny mogą mieć pewien wpływ. Naukowcy odkryli powiązanie między genami neandertalczyka a układem odpornościowym, co może odzwierciedlać alergie . Inne badanie wykazało, że kobiety z wyższym odsetkiem genów neandertalczyków mogą mieć lepiej płodność . Naukowcy odkryli także związek pomiędzy genami neandertalczyka a ryzykiem poważnego zachorowania COVID 19 . Geny neandertalczyka również mogą się do tego przyczynić niższy próg bólu u współczesnego człowieka.

Badania te są fascynujące, ale wciąż wiele nie wiemy. Dopiero zaczynamy odkrywać szczegóły dotyczące krzyżowania się naszych przodków z innymi gatunkami ludzkimi. Dalsze badania i odkrycia pomogą nam odkryć kolejne tajemnice z prehistorii naszego gatunku i jego powiązań z innymi populacjami.