Археологія та генетика дали дуже різні відповіді на це питання. Нове дослідження примирює їх і виявляє історію тих древніх людей, в яких вони колись, задовго до остаточного, вимирали.

переоцінка

За даними генетичних тестів лише кілька тисяч; десятки тисяч, згідно зі скам'янілостями. Новий генетичний аналіз претендує на вирішення цієї розбіжності на користь десятків тисяч [Деталь від Олени Шмагало/Журнал Кванта (джерело: hairymuseummatt, DrMikebaxter)].

У 1856 році, за три роки до публікації книги "Походження видів" Чарльза Дарвіна, гірники виявили скам'янілості людини у вапняковій печері в долині Неандер на півночі Німеччини. Вони були тим, що згодом стане відомим як Неандерталець 1, першим зразком якого було визнано належність до іншого, архаїчного, людського виду. Відтоді ми намагаємось якомога більше зрозуміти нашого таємничого кузена. Для цього експерти проконсультувались з двома основними типами доказів: сотнями знайдених на сьогоднішній день кісток та кам’яних знарядь праці, розкиданих від Іспанії та Англії до масиву Алтаю, і набагато недавніше геномні дані та умовиводи, зроблені із статистичних моделей.

Але ці методи малюють дві дуже різні картини популяцій неандертальців. Геологічні дані свідчать про те, що близько 150 000 особин, не вказуючи багато, були розпорошені по Європі та Азії, розділені на групи від 15 до 25 особин; Він також вказує на те, що загальна кількість сильно коливалась під час різних кліматичних циклів (деякі з них суворих льодовикових періодів), які послідували один за одним протягом півмільйона років, коли вони населяли Землю, перш ніж вимерли 40 000 тому.

Генетичне секвенування розповідає іншу історію. Деякі оцінки, засновані на генах, дають фактичну чисельність неандертальців лише 1 000; інші стверджують, що їх було не більше кількох тисяч (наприклад, одне дослідження підрахувало, що насправді жінок було менше 3500). Ці результати могли б пояснити дві гіпотези: чисельність населення була насправді настільки низькою, навіть на максимальному рівні, або що чисельність населення, можливо, була більшою, але тривалий час зменшувалася. В обох випадках неандертальці завжди занепадали; здавалося б, його зникнення було написано з самого початку.

"Те, що ці два типи оцінок не узгоджуються, є проблемою, яку ми все ще маємо вирішити", за словами Джона Хокса, палеоантрополога з Університету Вісконсін-Медісон.

Угода порушена

Однак зараз дослідники на чолі з Аланом Роджерсом, антропологом і популяційним генетиком з Університету Юти, запропонували нову генетичну модель, яка може подолати ці відмінності. Їхній висновок полягає в тому, що неандертальці переважали чисельність попередніх генетичних досліджень, так що генетичні знахідки, нарешті, збіглися б із більшою популяцією, виведеною з виявлених скам'янілостей та артефактів. Їх результати також заповнили б прогалини в еволюційній історії неандертальців - між тим часом, коли вони відокремилися від наших предків в Африці, і часом, коли вони знову почали зустрічати людей під час неандертальської діаспори. Багато в чому неандертальці могли бути набагато успішнішими як вид, і набагато більше схожі на нас у цьому, ніж прийнято вважати.

У популяційній генетиці ефективний розмір популяції не є прямим показником загальної кількості особин, що проживають у той чи інший час, а скоріше мірою генетичного різноманіття. Експерти прослідковують ДНК людини в історії, шукаючи відмінності між двома копіями їх геному. По суті, вони обчислюють, скільки поколінь спорідненості поділяють материнську копію та батьківську копію гена. Якщо популяція невелика, вони сподіватимуться досить швидко дістатися до спільного предка; якщо він більший, це займе більше часу. "Дивно, що ти можеш отримати стільки інформації лише від однієї людини", - говорить Роджерс.

Віра в те, що у неандертальців мало генетичного різноманіття, зберігається постійно. Сьогодні в африканців близько 11 з 10 000 нуклеотидів є гетерозиготними, тобто вони не однакові в двох копіях хромосоми. Серед неафриканців лише 8 з 10 000. Здавалося, ця цифра зменшилася у неандертальців лише до двох з 10 000, і те саме стосувалось їхніх сестринських видів, денисованів, відкритих наукою лише за останнє десятиліття. "Теорія популяційної генетики говорить нам, що це означає, що чисельність популяції [тих архаїчних людей] була невеликою", - пояснює Монтгомері Слаткін, біолог з Каліфорнійського університету в Берклі, якого результати Роджерса не переконують. Це було б лише від 2000 до 3000 особин, звичайно, не набагато більшої кількості, що випливає із щільності залізних знарядь праці та скам’янілостей, які неандертальці залишили позаду.

"Якщо насправді у всьому світі було лише тисяча неандертальців, - стверджує Роджерс, - важко повірити, що вони залишили такі багаті копалини".

Але генетичне тестування - це саме те, що Роджерс та його колеги зараз цитують, щоб підтвердити їх твердження про те, що фактична кількість неандертальців становила десятки тисяч. Вони виклали свої аргументи у дослідженні, опублікованому в серпні в «Трудах Національної академії наук».

Ключ до цього нового результату полягає в передумові, яку прийняли ці дослідники: що неандертальці мали набагато різноманітніший генофонд, але були розділені на невеликі, ізольовані, ендогенні групи генетично подібних особин. Ця форма фрагментації могла б зіпсувати попередні генетичні результати: оцінки, такі як 2 з 10 000, описували б популяції та їх регіональну історію, але не весь ландшафт.

Щоб виправити цю ваду, Роджерс адаптував і розширив модель змішування населення, яку вже використовували інші дослідники. Замість того, щоб аналізувати геном окремо взятої особини, команда порівняла генетичні варіанти, якими поділяються сучасні африканці, сучасні євразійці, неандертальці та денісованці. Попередня версія цієї моделі мала на меті оцінити ступінь виведення неандертальців та сучасних людей. Головною інновацією Роджерса було додавання до суміші денисованців та значне збільшення кількості способів об'єднання та об'єднання різних груп населення. Таким чином, йому можна було задавати собі питання, які виходили далеко за межі переправи, питання, що стосувалися чисельності населення та інших аспектів.

Збільшення генетичного різноманіття, яке виявили Роджерс та його колеги, відповідає більш-менш десятикратному зростанню ефективної популяції. Незважаючи на те, що неможливо дізнатися, скільки ще неандертальців представляє ця кількість, це може наблизитися до оцінок, отриманих із скам’янілостей.

"Дослідження дає підказки на основі ДНК саме того, що ми бачимо в копалинах", - говорить Джошуа Екі, еволюційний біолог з Принстонського університету.

Двічі з Африки

Працюючи з послідовностями генів та їх переглянутою моделлю, дослідники прийшли до нових уявлень про те, як сучасні популяції неандертальців, денісованців та людей зростали, зменшувались, відокремлювались та періодично зливались протягом усієї передісторії. "Ми хочемо мати чітке сімейне дерево, ми хочемо мати можливість розповісти чіткі історії про те, як ці групи були пов'язані", - говорить Стівен Черчілль, антрополог з Університету Дьюка. "Але зрозуміло, що відносини набагато складніші".

Близько 750 000 років тому, за словами Роджерса, предки неандертальців і денисовців покинули сучасних людей в Африці і пробралися через величезну територію Євразії. Залишившись наодинці, щось майже повністю їх знищило; Генетичні дані показують, що популяція пройшла через дуже вузьке вузьке місце, чого не спостерігалося в жодному попередньому дослідженні. Але що б не було причиною насувається катастрофи, архаїчні люди відійшли від неї лише кілька тисяч років потому, а 744 000 років тому вони, в свою чергу, розділилися на дві окремі лінії - неандертальців та денисовців. Пізніше неандертальці поділилися на ті менші регіональні групи, які так захоплюють Роджерса.

Датування цього розколу між неандертальцями та денисованцями дивує, оскільки попередні дослідження помістили його на набагато новішу дату: наприклад, згідно з дослідженням 2016 року, це сталося лише 450 000 років тому. Раніше відокремлення означає, що нам доведеться сподіватися, що ми знайдемо набагато більше скам’янілостей обох видів. Інтерпретація деяких вже знайдених скам’янілостей також змінюється. Це стосується, наприклад, кісток великого мозку гомініда Homo heidelbergensis, який жив в Європі та Азії приблизно 600 000 років тому. Палеоатропологи не погоджуються щодо свого відношення до інших людських груп: для деяких вони є предками як сучасних людей, так і неандертальців; для інших вони є не предками, заміненими неандертальцями, які поширились по всій Європі.

З висновків Роджерса випливає, що H. heidelbergensis, мабуть, був примітивним неандертальцем. "Час розлуки, який ми розраховуємо, настільки ранній, що європейський гомінід 600 000 років тому, швидше за все, повинен був бути неандертальцем, - каже він, - принаймні генетично, навіть якщо він ще не був повністю схожий на неандертальця".

За збігом обставин чи що інше, ця нова реконструкція складної ранньої історії неандертальців дуже нагадує те, що ми знаємо про популяцію анатомічно сучасних людей, які вперше поширились по Європі та Азії. Близько 50 000 років тому євразійці відокремилися від африканців, пережили вузьке місце - період, коли їх населення було дуже мало, а потім розділилися на регіональні популяції по всій Євразії - так звана теорія міграції людини поза Африкою. "Здається, те ж саме сталося 600 000 - 700 000 років тому" з неандертальцями та денисованцями, говорить Роджерс. "Була ще одна діаспора за межами Африки, про існування якої ніхто раніше не підозрював".

Адже не настільки поступаються

Не секрет, що неандертальцям було важко: перенісші ними льодовикові періоди та роздробленість їхнього населення робили їх нездатними підтримувати стійке соціальне чи технологічне зростання. "Але у людей існує помилкова думка, що ми представляємо прогрес, що люди є найкращими, а неандертальці позаду", - говорить Хокс. "Але коли мова заходить про те, щоб бути мисливцями, покладаючись на високоенергетичні продовольчі ресурси в непридатних умовах, то неандертальці були в цьому", - додає він. Вони вирішили проблеми, з якими нам сьогодні не доводиться мати справу. Як вони жили з такою низькою щільністю населення сотні тисяч років? Це те, чого ми ніколи не досягли ».

Перед початком своїх досліджень Роджерс вважав, що неандертальці опинились на межі зникнення, коли сучасні люди в'їжджають на їх території, що їх популяція на той час вже скорочується, а генетичні хвороби розгулюються. "Я вже не думаю", - каже він.

Знання справжньої структури популяції неандертальців може допомогти вченим глибше і продуктивніше заглибитися в динаміку цих древніх людей та їх взаємодію з нами. Наприклад, за словами Акея, новим питанням, яке ми можемо задати щодо кросинговеру між сучасними людьми та неандертальцями, є те, чи існувало якесь статеве упередження в цьому потоці генів. Чи включаємо ми однакову кількість материнської та батьківської ДНК, чи баланс нахилений в одну сторону?

Робота Роджерса та відповідні дослідження інших груп також можуть потужно висвітлити генетику сучасного моменту. Його аналітична модель також застосовується до собак і коней до будь-якого виду, фактично, який показує структуроване потомство в своїх генах, а не випадковий потік генів. Цей метод також може бути використаний для з'ясування еволюційної історії деяких генетичних захворювань: гени неандертальців асоціюються з підвищеним ризиком депресії, діабету, серцевих захворювань та інших захворювань. З висновків Роджерса можна зробити висновки про те, як різні набори цих шкідливих варіантів увійшли в геном. "Якщо ви хочете вивчити генетичну історію, ви повинні враховувати історію", - говорить Роджерс.

Йордана Чепелевіч/Журнал Кванта

Стаття перекладена науково-дослідницькою роботою з дозволу QuantaMagazine.org, незалежного видання, просунутого Фондом Саймонса для покращення розуміння науки.

Довідково: "Рання історія неандертальців і людей", Алан Л. Роджерс та співавт. у праці Національної академії наук США, вип. 114, ні. 37, 9859-9863.