В течение 40 тысяч лет на западе поколения сменялись быстрее, чем на востоке

Чем короче неандертальские последовательности в геноме современного человека, тем больше поколений отделяет его от события смешения с неандертальцами. Генетики из Дании и Германии сравнили длину неандертальских фрагментов и скорость накопления мутаций в разных биогеографических регионах. Они показали, что на протяжении последних 40 тысяч лет длина поколения менялась, а не оставалась постоянной, как считалось раньше. Также в Восточной Азии люди заводили детей в среднем на три-четыре года позже, а отцы при этом были старше, чем в Западной Евразии.

Credit:
irstone | 123rf.com

Генетики из Орхусского университета в Дании и Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка в Германии сравнили длину неандертальских фрагментов в геноме современного человека. На основе этих данных они оценили различия в длине поколения в разных географических регионах за последние 40 тысяч лет. Статья с результатами работы опубликована в журнале Nature Communications.

Неандертальские последовательности в геноме современного человека — это след от метисации наших предков с неандертальцами. У людей неафриканского происхождения они составляют 1–2% генома, причем, как было показано ранее, у жителей Восточной Азии их доля в среднем выше, чем у европейцев. Есть две гипотезы, объясняющие эти различия: одна предполагает, что восточноазиатские популяции получили дополнительный поток генов от неандертальцев, другая — что в генофонде европейцев неандертальский след размывался при смешивании с другой линией, его не имевшей (с линией так называемых базальных евразийцев).

С течением времени неандертальские фрагменты в геноме современного человека становятся короче, так как при рекомбинации длинные последовательности разбиваются на более короткие. Это обстоятельство ученые часто используют для датировки древних геномов при сравнении их с современными. Но можно и наоборот — зная точный возраст древних геномов, по длине неандертальских фрагментов подсчитать, на сколько поколений они от нас отстоят, а значит, вычислить длину поколения. Под последней понимается средний возраст, в котором родители заводили детей.

Такой подход — определение длины поколения по «рекомбинантным часам» — уже применяли палеогенетики из группы Дэвида Райха. Они получили величину 28 лет, предположив, что она существенно не менялась за примерно 45 тысячелетий, когда современные люди смешивались с неандертальцами.

Авторы нового исследования, наоборот, показали, что длина поколения менялась, причем по-разному в различных биогеографических регионах. Прежде всего они проверили гипотезу, что все неандертальские фрагменты в геноме современного человека — это результат одного события смешения. Они исследовали распределение неандертальских фрагментов в геномах из разных популяций по базе данных Simons Genome Diversity Project (SGDP), чтобы понять, есть ли в азиатских и американских геномах такие неандертальские аллели, которых нет в европейских. По результатам этого анализа гипотеза второго азиатского потока генов была отвергнута, и в дальнейшем авторы исходили из одного события смешения. Это значит, что длину неандертальских фрагментов можно использовать для оценки числа поколений со времени смешения и длины поколения.

Ученые оценили длину неандертальских фрагментов в современных геномах из базы SGDP и в шести древних геномах (от 45 тысяч до 7 тысяч лет назад), прочитанных с высоким покрытием. В пяти биогеографических регионах эти показатели различались, причем в Евразии наблюдался западно-восточный градиент — в Восточной Азии средняя длина неандертальских фрагментов была выше, чем в Западной Евразии, разница составила 12%. Все древние геномы, как и ожидалось, содержали более длинные неандертальские фрагменты, и их длина увеличивалась с возрастом индивида. Сравнение между современными популяциями и древними геномами показало, что разная длина фрагментов в различных регионах вызвана отличиями в скорости рекомбинантных часов.

Далее авторы обнаружили корреляцию между средней длиной неандертальских фрагментов и скоростью накопления мутаций в разных биогеографических регионах. Последнюю обычно оценивают в исследованиях «троек» (два родителя и ребенок), вычисляя у ребенка число мутаций de novo, которых не было у родителей, но они возникли при созревании половых клеток. Число таких мутаций зависит от возраста родителей, в особенности от возраста отца. Таким образом, общее число накопленных мутаций в эволюционной истории может служить для оценки длины поколения. Ученые подсчитали, что за 40 тысяч лет, со времени разделения восточной и западной ветвей человечества, в популяциях Западной Евразии накопилось на 1,64% больше приобретенных аллелей, чем в популяциях Восточной Азии.

В итоге, показав соответствие между рекомбинантными и мутационными часами, исследователи вычислили, что на протяжении 40 тысяч лет средняя длина поколения в популяциях колебалась в пределах 10–20%. При этом в Западной Евразии она была короче, чем в Восточной Азии, разница составляла от 2,68 до 3,39 лет. Наконец, по анализу мутаций в Х-хромосоме и аутосомах они нашли, что в популяциях Восточной Азии основное влияние на увеличение длины поколения оказывает возраст отца; в этом регионе отец был старше матери на большее число лет, чем в популяциях Западной Евразии. Очевидно, что на возраст рождения детей в разных популяциях и различные исторические периоды влияет комплекс внешних и внутренних факторов, среди которых окружающая среда, технологический уровень общества и культурные традиции.

Источник

Moisès Coll Macià et al. Different historical generation intervals in human populations inferred from Neanderthal fragment lengths and mutation signatures // Nature Communications, 2021,12:5317, DOI:  10.1038/s41467-021-25524-4

Добавить в избранное

Вам будет интересно