Няма следа от неандерталската ДНК в Y хромозома на съвременния човек

Има няколко етапа в историята на човечеството, когато съвременните хора се свързват с неандерталците. Резултатът е следа в геномите, а неандерталската ДНК оказва влияние върху здравето на модерния човек по много начини. Това потвърждават многобройните изследвания на учените, които реконструират миналото, не само за да открият следите му, но и да видят влиянието му днес.

Оказва се, че в Y хромозомата липсва неандерталската ДНК. Защо е въпрос, на който изследователите продължават да търсят отговор. Някои от тях предполагат, че може да става дума за случайност, други обаче са на мнение, че е напълно възможно, да е заради несъвместимост между гените на неандерталските мъже с женския Хомо сапиенс, който ги носи.

Защо Y хромозомата изчезва

Y хромозомата е един от двата вида полови хромозоми при хората. Докато жените имат две копия на Х хромозомата, мъжете носят една Х и една Y.

Y хромозомата се предава само от бащата на сина и отразява специфичното за мъжа наследство между поколения. Тя показва геномни структурни различия между различните етнически групи и индивиди.

През 2016-а екипът на проф. Карлос Бустаманте от Медицинския факултет на Станфордския университет прави първия анализ на мъжката полова хромозома на неандерталец и установява, че съвременните мъже нямат следи от неандерталска ДНК в своята Y хромозома.

Преди това изследване научните екипи секвенират единствено ДНК от фосили на неандерталски жени или от митохондриална ДНК, която се предава на деца от двата пола от майката.

Проф. Бустаманте и колегите му сравняват Y хромозомата на неандерталец на 49 000 години, останките на който са открити в Ел Сидрон, Испания, с Y хромозомата на двама съвременни души. Анализът им показва и подкрепя по-ранни изследвания, според които неандерталците и съвременните хора се отделят от общия си прародител преди 588 000 години.

Изследователите установяват още, че неандерталската Y хромозома е различна от тази на съвременните хора, което означава, че линията е прекъсната.

>>>Енигматичната Y хромозома е разчетена напълно

Д-р Фернандо Мендес, друг от членовете на екипа, припомня, че Y хромозомата има гени, специфични за мъжките функции, например, производството на сперма. Това е причината, той и колегите му да потърсят отговор за изчезването й в тази посока. Именно тези гени съдържат мутации, които отличават неандерталците от съвременните хора, но нито една от тях не може да окаже неблагоприятно влияние върху функцията им.

Научната група открива мутации на три гена на Y хромозомата, свързани с имунни фактори, наречени второстепенни антигени на хистосъвместимост.

Тези гени позволяват на имунната система да разграничи собствените клетки на тялото от вражеските, а невъзможността да направи разлика между себе си и нашественика води до отхвърляне на трансплантирани мъжки тъкани на жени, но и до спонтанен аборт, когато имунната система на майката атакува мъжкия плод по време на бременността.

Всичко това със сигурност има сериозни последици за потомството при кръстосването на неандерталеца и съвременния човек и означава, че Y хромозомата на неандерталеца вероятно е несъвместима с нашата собствена ДНК.

Напълно възможно е имунната система на съвременните жени да атакува постоянно мъжките бебета, които носят неандерталска ДНК в Y хромозомата си. Това води до повтарящи се спонтанни аборти и в крайна сметка до загубата на неандерталските Yгени.

>>>Първият човешки пангеном съдържа геномите на 47 представители на расови и етнически групи

„Намалената плодовитост или жизнеспособност на хибридно потомство с неандерталски Y хромозоми отговаря на известното правило на Холдейн, което основно гласи, че когато имате кръстоска на различни популации, то мъжкото потомство има много повече проблеми“, коментира още д-р Мендес и допълва, че тъй като количеството на неандерталска ДНК в съвременните хора днес е сравнително ниско, то може да е изгубено в резултат на генетичен дрейф (механизъм на еволюцията, при който алелните честоти в една популация се променят със смяната на поколенията поради случайно събитие).

И това е другият отговор на въпроса за изчезването на хромозомата, тоест , не че тя е неподходяща от еволюционна гледна точка, а просто е изгубена с времето. Защото генетичният дрейф се случва във всички популации с ограничен размер, но ефектите му са най-силни в малките.

Кога настъпва разминаването между неандерталците и хората

Данните за Y хромозомата показват в нова светлина времевата линия на разминаването между хората и неандерталците.

По-стари изследвания, проведени на базата на митохондриална ДНК, показват, че разминаването на човешките и неандерталските линии е между 400 000 и 800 000 години. Последният общ предшественик на неандерталците и хората е преди 550 000 години, като изводът е въз основа на ДНК на Y хромозомата, секвенирана в изследването. Учените смятат, че неандерталците умират преди около 40 000 години.

Неандерталската Y хромозома позволява да се научи още за връзката между хората и неандерталците.

Работата на множество научни екипи продължава. През 2020 г. екип от отдела по еволюционна генетика в Института за еволюционно антропология „Макс Планк“, Германия, насочва усилията си към еволюцията на Y хромозомата при неандреталците. Резултатите от проучването учените публикуват в списание Science, а водещият автор д-р Мартин Пета разяснява, че работата им показва как някъде между 370 000 и 100 000 години неандерталците и съвременните хора се кръстосват.

>>>Хомо неандерталенсис - примитивни, глупави хора или истината е по-различна

„Преди 100 000 години неандерталската Y е заменена изцяло от тази на Хомо сапиенс. Ние все още не знаем защо със сигурност, но едно от възможните обяснения е, че в продължение на стотици хиляди години неандерталците са били много малко в сравнение с ранните съвременни хора. И точно малкият размер на популацията позволява вредните мутации да се натрупват в генофонда много по-бързо в сравнение с голямата популация. Естественият подбор ще предпочете по-здравословната ДНК на ранните хора“, казва д-р Пета и допълва, че това е само хипотеза. За да бъдат сигурни са нужни повече геномни данни от неандерталци, тъй като само така могат да проучат начините на наследяването.

Хомо сапиенс и неандерталците

Все още няма окончателен отговор на множество въпроси, независимо от очевидния напредък в проучванията особено през последното десетилетие. Важно е да се отбележи, че древните срещи между първите Хомо сапиенс и далечните им братовчеди неандерталците оставят следи в генетичния код на милиарди хора, живи и днес.

Тези наследствени гени влияят по различен начин и в различна степен и се простират от външния ни вид до риска от различни заболявания. Или както споделя проф. Джошуа Аки, специалист по интегративна геномика от Университета в Пристън: „Има места в нашия геном, според които сме повече неандерталци, отколкото хора. Дешифрирането на това какво всъщност правят тези гени може да ни помогне за разработването на лечения за множество заболявания. Определянето на ролята на неандерталската ДНК в нашите геноми е много повече от възможността да разбере повече за здравето си, защото тя може да ни покаже и какво ни прави уникални.“

>>>Незабелязан седем десетилетия механизъм съхранява информация в ДНК

Проф. Шрирам Санкарарамен, специалист по човешка генетика, компютърна медицина и компютърни науки в Калифорнийския университет в Лос Анжелис споделя, че неандерталската ДНК като цяло е вредна за съвременните хора, а това означава, че е изчистена бързо от тях чрез еволюцията. „Това доведе от пустини от неандерталска ДНК или големи райони от съвременния човешки геном, в които тя липсва.“