Проект генома неандертальца
Проект «Геном неандертальца» — это попытка группы учёных секвенировать геном неандертальца , основанной в июле 2006 года.
Он был инициирован 454 Life Sciences , биотехнологической компанией, базирующейся в Брэнфорде, штат Коннектикут, США, и координируется Институтом эволюционной антропологии Макса Планка в Германии. В мае 2010 года проект опубликовал первоначальный вариант генома неандертальца (Vi33.16, Vi33.25, Vi33.26), основанный на анализе четырех миллиардов пар оснований ДНК неандертальца. Исследование установило, что между неандертальцами и анатомически современными людьми произошла некоторая смесь генов , и представило доказательства того, что элементы их генома сохраняются у современных людей за пределами Африки. [1] [2] [3]
покрытии генома неандертальца высоком В декабре 2013 года впервые было сообщено о . ДНК была извлечена из фрагмента пальца ноги женщины-неандертальца, которого исследователи окрестили «алтайским неандертальцем». Он был найден в Денисовой пещере в горах Алтая в Сибири, его возраст оценивается в 50 000 лет. [4] [5]
Выводы
[ редактировать ]Исследователи восстановили древнюю ДНК неандертальцев, извлекая ДНК из бедренных костей трех особей женского неандертальца возрастом 38 000 лет из пещеры Виндия в Хорватии и других костей, найденных в Испании, России и Германии. [6] Всего около половины грамма образцов костей (или 21 образец по 50–100 мг каждый). [1] ) требовалось для секвенирования, но проект столкнулся со многими трудностями, включая загрязнение образцов бактериями , колонизировавшими тело неандертальца, и людьми, которые работали с костями на месте раскопок и в лаборатории. [7]
В феврале 2009 года команда Института Макса Планка под руководством Сванте Паабо объявила, что завершила первый вариант генома неандертальца. [7] Ранний анализ данных показал, что в «геноме неандертальцев, человеческого вида, приближающегося к вымиранию», «нет существенных следов неандертальских генов у современных людей». [8] Новые результаты показали, что некоторые взрослые неандертальцы страдали непереносимостью лактозы . [9] По вопросу о потенциальном клонировании неандертальца Паабо прокомментировал: «Начиная с ДНК, извлеченной из окаменелости, это невозможно». [7]
В мае 2010 года проект опубликовал проект своего отчета о секвенировании генома неандертальца. Вопреки результатам, полученным при исследовании митохондриальной ДНК (мтДНК), они продемонстрировали диапазон генетического вклада у современных людей неафриканского происхождения от 1% до 4%. На основе своих образцов Homo sapiens в Евразии (французы, ханьцы и папуасы) авторы заявили, что вполне вероятно, что скрещивание произошло в Леванте до того, как Homo sapiens мигрировал в Европу. [10] Это открытие оспаривается из-за нехватки археологических свидетельств, подтверждающих это утверждение. Ископаемые свидетельства не позволяют однозначно установить, что неандертальцы и современные люди находились в непосредственной близости в это время и в этом месте. [11] Согласно предварительным данным 2010 года, 99,7% нуклеотидных последовательностей геномов современного человека и неандертальца идентичны, по сравнению с людьми, разделяющими около 98,8% последовательностей с шимпанзе . [12] (В течение некоторого времени исследования, касающиеся общности между шимпанзе и людьми, изменили общность с 99% до общности всего лишь 94%, показав, что генетический разрыв между людьми и шимпанзе был намного больше, чем первоначально предполагалось. [13] [14] но более поздние данные показывают, что разница между людьми, шимпанзе и бонобо снова составляет примерно 1,0–1,2%. [15] [16] )
Кроме того, в 2010 году открытие и анализ мтДНК денисовского гоминина в Сибири показало, что она отличается от ДНК современного человека на 385 оснований ( нуклеотидов ) в цепи мтДНК из примерно 16 500, тогда как разница между современными людьми и неандертальцами составляет около 202 баз. Напротив, разница между шимпанзе и современными людьми составляет примерно 1462 пары оснований мтДНК. образца Анализ ядерной ДНК тогда еще продолжался и, как ожидается, позволит выяснить, принадлежит ли находка к отдельному виду . [17] [18] Несмотря на то, что линия мтДНК денисовского гоминина возникла еще до расхождения современных людей и неандертальцев, теория слияния не исключает более поздней даты расхождения ее ядерной ДНК.
Фрагмент ребра частичного скелета неандертальского младенца, найденный в Мезмайской пещере в северо-западных предгорьях Кавказских гор, был датирован радиоуглеродом в 1999 году 29 195±965 лет назад и, следовательно, принадлежал последним из живших неандертальцев. Древняя ДНК, обнаруженная для последовательности мтДНК, показала расхождение на 3,48% с таковой у фельдхоферского неандертальца , примерно в 2500 км к западу от Германии, а в 2011 году филогенетический анализ поместил этих двоих в кладу, отличную от современных людей, предполагая, что их типы мтДНК не внесли никакого вклада. пулу мтДНК современного человека. [19]
В 2015 году Исраэль Гершковитц из Тель-Авивского университета сообщил, что череп, найденный в пещере на севере Израиля, «вероятно, принадлежит женщине, которая жила и умерла в этом регионе около 55 000 лет назад, впервые в истории поместив современных людей туда и тогда». ", указывая на потенциальное время и место, когда современные люди впервые скрестились с неандертальцами. [20]
В 2016 году проект обнаружил, что неандертальцы скрещивались с современными людьми несколько раз, а неандертальцы скрещивались с денисовцами только один раз, о чем свидетельствует геном современных меланезийцев. [21]
В 2006 году две исследовательские группы, работавшие над одним и тем же образцом неандертальца, Ричард Грин и его команда опубликовали свои результаты в журнале Nature . [22] и команда Джеймса Нунана в области науки . [23] Результаты были восприняты с некоторым скептицизмом, в основном вокруг вопроса о возможной примеси неандертальцев в геном современного человека. [24]
В 2006 году команда Ричарда Грина использовала новую на тот момент технику секвенирования , разработанную 454 Life Sciences, которая амплифицирует отдельные молекулы для определения характеристик, и получила более четверти миллиона уникальных коротких последовательностей («чтений»). Этот метод обеспечивает случайное расположение считываний, так что интересующие последовательности — гены, которые различаются у современных людей и неандертальцев — также обнаруживаются случайным образом. Однако эта форма прямого секвенирования разрушает исходный образец, поэтому для получения новых прочтений необходимо деструктивно секвенировать больше образцов. [25]
Команда Нунана под руководством Эдварда Рубина использовала другую технику: ДНК неандертальца вставляется в бактерии, которые создают несколько копий одного фрагмента. Они продемонстрировали, что геномные последовательности неандертальцев можно восстановить, используя подход, основанный на метагеномной библиотеке. Вся ДНК в образце «увековечена» в метагеномных библиотеках. Фрагмент ДНК отбирается, а затем размножается в микробах. Полученные последовательности ДНК неандертальцев затем можно секвенировать или изучить конкретные последовательности. [25]
В целом их результаты оказались удивительно схожими. Одна группа предположила, что существует намек на смешение геномов человека и неандертальца, в то время как другая не нашла его, но обе команды признали, что набор данных недостаточно велик, чтобы дать окончательный ответ. [24]
Публикация Нунана и его команды выявила последовательности ДНК неандертальцев, соответствующие ДНК шимпанзе, но не ДНК современного человека, в нескольких местах, что позволило впервые точно рассчитать дату появления самого недавнего общего предка и H. sapiens H. neanderthalensis . Исследовательская группа оценивает, что самый последний общий предок их образцов H. neanderthalensis и их эталонная последовательность H. sapiens жили 706 000 лет назад (время расхождения), оценивая разделение предковых популяций человека и неандертальцев до 370 000 лет назад (время разделения).
«Наш анализ показывает, что в среднем полученная нами геномная последовательность неандертальца и эталонная последовательность генома человека имеют общего предка примерно 706 000 лет назад, и что предковые популяции человека и неандертальца разделились примерно 370 000 лет назад, до появления анатомически современных люди».
— Нунан и др. (2006) [23]
Основываясь на анализе митохондриальной ДНК, раскол линий неандертальца и H. sapiens оценивается примерно между 760 000 и 550 000 лет назад ( 95% ДИ ). [26]
отвечающего за речь, Мутации гена FOXP2, идентичного таковому у современных людей, были обнаружены в ДНК неандертальцев из образцов Эль-Сидрон 1253 и 1351c. [27] предполагая, что неандертальцы могли иметь некоторые общие языковые способности с современными людьми. [9]
См. также
[ редактировать ]- Кроманьонцы – самые ранние анатомически современные люди в Европе.
- Вымирание неандертальцев - доисторическое событие
- Скрещивание архаичных и современных людей - свидетельства гибридизации человека во время палеолита.
Общий:
- Картирование примесей — результат скрещивания двух или более ранее изолированных популяций внутри вида.
- Поток генов - передача генетических вариаций от одной популяции к другой.
- Гибрид - потомок межвидового размножения.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Зеленый, РЕ; Краузе, Дж.; Бриггс, AW; и др. (май 2010 г.). «Проект последовательности генома неандертальца» (PDF) . Наука . 328 (5979): 710–22. Бибкод : 2010Sci...328..710G . дои : 10.1126/science.1188021 . ПМК 5100745 . ПМИД 20448178 .
- ^ «Неандерталец в нас» (PDF) (пресс-релиз). Институт Макса Планка эволюционной антропологии. Архивировано из оригинала (PDF) 16 мая 2010 г. Проверено 8 мая 2010 г.
- ^ «ДНК неандертальцев может повысить риск развития некоторых заболеваний современного человека» . Новости науки . 11 февраля 2016 года . Проверено 15 февраля 2016 г. .
- ^ Циммер, Карл (18 декабря 2013 г.). «Окаменелость пальца ноги обеспечивает полный геном неандертальца» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 18 декабря 2013 г.
- ^ Прюфер, Кей; и др. (18 декабря 2013 г.). «Полная последовательность генома неандертальца с Горного Алтая» . Природа . 505 (7481): 43–49. Бибкод : 2014Natur.505...43P . дои : 10.1038/nature12886 . ПМК 4031459 . ПМИД 24352235 .
- ^ «Ученые расшифровали большую часть генома неандертальца» . Немецкая волна . 13 февраля 2009 г.
- ^ Jump up to: а б с МакГроарти, Патрик (12 февраля 2009 г.). «Команда в Германии составила карту генома неандертальца» . Ассошиэйтед Пресс . Архивировано из оригинала 26 сентября 2012 года . Проверено 2 апреля 2011 г.
- ^ Уэйд, Николас (12 февраля 2009 г.). «Ученые в Германии составили геном неандертальца» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 20 мая 2010 г.
- ^ Jump up to: а б Инман, Мейсон (12 февраля 2009 г.). «Обнародован «первый вариант» генома неандертальца» . Национальные географические новости. Архивировано из оригинала 16 февраля 2009 года.
- ^ Зеленый, РЕ; Краузе, Дж.; Бриггс, AW; и др. (7 мая 2010 г.). «Проект полной последовательности генома неандертальца» . Наука . 328 (5979): 710–22. Бибкод : 2010Sci...328..710G . дои : 10.1126/science.1188021 . ПМК 5100745 . ПМИД 20448178 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Уэйд, Николас (6 мая 2010 г.). «Признаки спаривания неандертальцев с человеком» . Нью-Йорк Таймс .
- ^ Тан, Кер (6 мая 2010 г.). «Неандертальцы и люди скрещивались – первое достоверное доказательство ДНК» . Национальное географическое общество . Архивировано из оригинала 9 мая 2010 года . Проверено 9 мая 2010 г.
- ^ Коэн, Джон (29 июня 2007 г.). «Относительные различия: миф об 1%» (PDF) . АААС .
- ^ «Люди и шимпанзе: близко, но не настолько» . Научный американец. 19 декабря 2006 г. Архивировано из оригинала 11 октября 2007 г. Проверено 20 декабря 2006 г.
- ^ Вонг, Кейт (1 сентября 2014 г.). «Маленькие генетические различия между людьми и другими приматами пронизывают геном» . Научный американец . Проверено 12 октября 2016 г.
- ^ Гиббонс, Энн (13 июня 2012 г.). «Бонобо присоединяются к шимпанзе как ближайшие родственники человека». Наука/AAAS .
- ^ Браун, Дэвид (25 марта 2010 г.). «ДНК из костей показывает нового предшественника человека и поднимает множество вопросов» . Вашингтон Пост .
- ^ Краузе, Дж.; Фу, К.; Хорошо, Дж. М.; и др. (апрель 2010 г.). «Полный геном митохондриальной ДНК неизвестного гоминина из южной Сибири» . Природа . 464 (7290): 894–97. Бибкод : 2010Natur.464..894K . дои : 10.1038/nature08976 . ПМЦ 10152974 . ПМИД 20336068 .
- ^ Овчинников Игорь Владимирович; Гётерстрем, Андерс; Романова Галина П.; Харитонов Виталий М.; Лиден, Керстин; Гудвин, Уильям (30 марта 2000 г.). «Молекулярный анализ ДНК неандертальцев Северного Кавказа». Природа . 404 (6777): 490–93. Бибкод : 2000Natur.404..490O . дои : 10.1038/35006625 . ПМИД 10761915 . S2CID 3101375 .
- ^ «Находка черепа указывает на место, где люди впервые занимались сексом с неандертальцами» . Хранитель . 28 января 2015 г.
- ^ Верно Б.; Туччи С.; Келсо Дж.; и др. (2016). «Раскопки ДНК неандертальцев и денисовцев из геномов меланезийцев» . Наука . 352 (6282): 235–39. Бибкод : 2016Sci...352..235В . дои : 10.1126/science.aad9416 . ПМК 6743480 . ПМИД 26989198 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Грин, Ричард Э.; и др. (16 ноября 2006 г.). «Анализ одного миллиона пар оснований ДНК неандертальца» (PDF) . Природа . 444 (7117): 330–36. Бибкод : 2006Natur.444..330G . дои : 10.1038/nature05336 . ПМИД 17108958 .
- ^ Jump up to: а б Нунан, Джеймс П.; и др. (17 ноября 2006 г.). «Секвенирование и анализ геномной ДНК неандертальца» (PDF) . Наука . 314 (5802): 1113–18. Бибкод : 2006Sci...314.1113N . дои : 10.1126/science.1131412 . ПМК 2583069 . ПМИД 17110569 . Архивировано из оригинала (PDF) 17 июля 2011 года . Проверено 9 июля 2008 г.
- ^ Jump up to: а б Тиммер, Джон (17 ноября 2006 г.). «Добро пожаловать в геномику неандертальцев» . АрсТехника .
- ^ Jump up to: а б Яррис, Линн (15 ноября 2006 г.). «Секвенирование генома неандертальцев дает удивительные результаты и открывает новые двери для будущих исследований» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Архивировано из оригинала 10 марта 2009 года . Проверено 16 февраля 2009 г.
- ^ Козимо, Пост; и др. (2017). «Глубоко расходящийся архаичный митохондриальный геном обеспечивает нижнюю временную границу для потока африканских генов в неандертальцев» . Природные коммуникации . 8 : 16046. Бибкод : 2017NatCo...816046P . дои : 10.1038/ncomms16046 . ПМК 5500885 . ПМИД 28675384 .
- ^ Краузе, Дж.; Лалуэса-Фокс, К.; Орландо, Л.; и др. (ноябрь 2007 г.). «Производный вариант FOXP2 современных людей был использован неандертальцами». Современная биология . 17 (21): 1908–12. Бибкод : 2007CBio...17.1908K . дои : 10.1016/j.cub.2007.10.008 . hdl : 11858/00-001M-0000-000F-FED3-1 . ПМИД 17949978 . S2CID 9518208 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Грин, Ричард Э.; и др. (08 августа 2008 г.). «Полная последовательность митохондриального генома неандертальца, определенная с помощью высокопроизводительного секвенирования» (PDF) . Клетка . 134 (3). Эльзевир: 416–26. дои : 10.1016/j.cell.2008.06.021 . ПМК 2602844 . ПМИД 18692465 . Архивировано из оригинала (PDF) 17 декабря 2008 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Веб-сайт проекта генома неандертальца»
- Проект генома неандертальца на Национальном общественном радио
- «Модель генетического алгоритма показывает, что современные люди превзошли неандертальцев» Краткое изложение экспертной рецензируемой статьи 2008 г.
- «Последний из неандертальцев» , National Geographic , октябрь 2008 г.
- MSNBC «Запуск проекта генома неандертальца» 22 ноября 2006 г.
- BBC News Пол Ринкон, «Тайны ДНК неандертальцев раскрыты», 15 ноября 2006 г.
- «Добро пожаловать в геномику неандертальцев» 17 ноября 2006 г.
- «Секвенирование генома неандертальца дает удивительные результаты и открывает новую дверь для будущих исследований». Архивировано 10 марта 2009 г. в Wayback Machine, 15 ноября 2006 г.
