-
- offline
- Репутация: 8
- Сообщения: 1256
- Зарегистрирован: 05 мар 2010, 21:45
- Откуда: Подмосковье
Об эволюции людей учителя биологии в школе рассказывали примерно следующее: Homo sapiens или человек разумный, был более приспособлен к окружающим условиям по сравнению с другими видами Homo и именно поэтому смог достичь господства на Земле, вытеснив конкурентов. Но, похоже, что в ближайшем будущем к этой привычной трактовке взаимоотношений H. sapiens с другими видами рода Homo придется кое-что добавить — последние научные данные доказывают, что представители различных видов людей нередко заводили друг с другом романы, оканчивавшиеся появлением детей.
Ученых давно интересовал вопрос о том, скрещивался ли человек разумный со своими ближайшими соседями по эволюционному дереву. Любовные отношения между представителями различных видов рода Homo не кажутся чем-то невозможным — палеонтологические находки доказывают, что многие из них обитали на Земле одновременно. Процесс видообразования не происходит мгновенно, поэтому весьма часто представители нового и старого видов (а также промежуточные стадии) существуют вместе сотни тысяч лет. Если их не разделяет какой-либо непреодолимый барьер, например горная цепь или океан, то все эти пока еще похожие друг на друга существа могут заводить детей.
И все же классическое определение вида подразумевает, что особи, относящиеся к разным видам, не могут скрещиваться между собой и производить при этом плодовитое потомство. То есть, даже если «дельфину и русалке» удастся перейти к более близкому знакомству, оно не приведет к рождению детей или же появившиеся на свет гибриды не смогут передать свои гены дальше и оставить эволюционный след.
Эта картинка дает общее представление о времени существования ископаемых предков человека и их предполагаемых родственных связях. Очень важно иметь в виду, что, скорее всего, известные нам ископаемые гоминиды — лишь малая часть их подлинного разнообразия! Палеонтологическая летопись гоминид крайне неполна. Реально существовало гораздо больше разных гоминид, чем это показано на картинке. Собственно, даже эта относительно «свежая» картинка уже успела заметно устареть. В последние годы открытия новых родов и видов гоминид резко участились.
Долгое время ученые считали, что эволюция человека была более-менее линейной: одна форма сменяла другую, и каждая новая была прогрессивнее, ближе к современному человеку, чем предыдущая. Сейчас ясно, что все было гораздо сложнее. Эволюционное древо гоминид оказалось весьма разветвленным. Временные интервалы существования многих видов сильно перекрываются. Иногда несколько разных видов гоминид, находящихся на разных «уровнях» близости к человеку, сосуществовали в одном и том же биотопе (напр., Homo ergaster и Paranthropus boisei). Ситуация, когда семейство гоминид представлено одним-единственным видом (как сейчас) — в принципе нетипична. Например, еще в сравнительно недавнем прошлом — всего-навсего 50 тысяч лет назад — на Земле существовало как минимум целых 4 вида гоминид: Homo sapiens, H.neandertalensis, H.erectus и H.floresiensis.
Однако определить видовую принадлежность существа, владея только палеонтологическими останками, не так-то просто. Скелет неандертальца, восстановленный по найденным костям, очень сильно отличается от скелета H. sapiens, однако заключить, могла или нет взаимная симпатия этих существ приводить к какому-нибудь результату почти невозможно.
Особенно сложно обстоят дела с определением видов ископаемых растений. В палеоботанике является нормальной ситуация, когда листья относят к одному виду, семена — к другому, а половые органы — к третьему. Причем иногда разные части одного и того же растения исходно причисляют даже к различным родам или семействам.
До недавнего времени ученые могли только гадать, скрещивались между собой разные виды людей или нет. И вот теперь у них появился надежный источник, позволяющий наверняка судить о степени близости представителей рода Homo – ДНК, молекула, содержащая всю информацию об организме и присутствующая в каждой его клетке. С того самого момента, как исследователи оценили всю значимость этой молекулы, они надеялись, что когда-нибудь им удастся получить ДНК давно вымерших живых организмов и узнать о них то, что не могут рассказать окаменевшие кости и зубы. Однако долгое время надежда извлечь информацию из древних костей была призрачной и считалось даже, что ДНК попросту не сохраняется в ископаемых образцах.
По мере совершенствования технологий работы с образцами, возраст которых измеряется тысячами и сотнями тысяч лет, исследователи обнаружили, что дезоксирибонуклеиновые кислоты вполне способны выдерживать длительное хранение в неблагоприятных условиях. Молекулы сильно повреждаются и частично разрушаются, однако все же «выживают». Еще через некоторое время ученые научились извлекать эти жалкие крохи информации из костей и получать из них полноценные последовательности нуклеотидов — «букв», из которых состоит ДНК.
Одним из пионеров подобного рода исследований являются Сванте Паабо (Svante Paabo), работающий в институте эволюционной антропологии Макса Планка, и его коллеги. Группа Паабо разработала методику, позволяющую выделять из ископаемых образцов достаточное для анализа количество ДНК и, что не менее существенно, очищать дезоксирибонуклеиновые кислоты от примесей ДНК микробов и грибов, населявших кости долгие годы. В своей последней статье, опубликованной в журнале Science, ученые отмечают, что доля микробной ДНК в анализируемых ими образцах составляла 99,8 процента.
Первым успехом группы Паабо стало выделение митохондриальной ДНК и определение ее последовательности. Геном митохондрий в сотни тысяч раз короче ядерного, поэтому с ним проще работать. Однако митохондриальная ДНК содержит на несколько порядков меньше информации об организме, чем ДНК из ядра. Как бы то ни было, в 2008 году Паабо и его соавторы опубликовали расшифровку последовательности митохондриальной ДНК, полученной из костей неандертальца, найденного в Хорватии. Возраст находки составлял около 38 тысяч лет.
Митохондрии — это органеллы, обеспечивающие клетку энергией. Когда-то давно они были свободно живущими организмами с собственным геномом, но однажды будущие митохондрии были поглощены более прожорливыми «товарищами», которые, однако, не переварили свои жертвы, а сохранили их вместе с большей частью ДНК для обеспечения собственных нужд.
Сравнив результаты расшифровки с последовательностями ДНК митохондрий современных людей, ученые заключили, что митохондрии H. neanderthalensis не несут следов скрещивания с людьми. Однако этот результат еще не означал, что два вида действительно не оставляли потомства. Для того чтобы митохондрии существа сохранили отпечаток межвидового брака его родителей, необходимо, чтобы к виду H. sapiens принадлежала мать, а отец был бы неандертальцем. Только в этом случае ребенок-гибрид унаследовал бы «человеческие» митохондрии — будущий организм получает эти органеллы из яйцеклетки матери. Если же отцом ребенка был человек разумный, а матерью — представительница племени неандертальцев, то его митохондрии оказались бы такими же, как и у детей двух неандертальцев. Еще одно соображение, которое не позволяло однозначно заключить, что H. sapiens и H. neanderthalensis не смешивались, намного проще: вполне могло оказаться, что тот конкретный неандерталец, кости которого изучили палеонтологи, не был потомком смешанного брака.
Для того чтобы делать окончательные выводы, ученым необходима была ядерная ДНК неандертальца. Ее последовательность была вчерне расшифрована группой Паабо в начале 2009 года. В общей сложности ученые определили около 60 процентов полного генома неандертальца. Используя эту информацию, ученые смогли сравнить геномы H. sapiens и H. neanderthalensis. Исследователи использовали хитрую методику, которая в различных модификациях завоевала огромную популярность у ученых в последние годы. Вместо того чтобы сравнивать длинные последовательности ДНК, специалисты сопоставляют отдельные «буквы». Каждая из них расположена в том месте, где в геноме произошла и закрепилась мутация (собственно, каждая такая «буква» и есть результат точечной мутации). Сравнивая мутации в геномах различных существ, ученые могут, используя математические алгоритмы, определить, какова степень родства между исследуемыми организмами.
В данном случае Паабо и коллеги работали не только с геномами человека разумного и неандертальца, но также с геномом шимпанзе. Считается, что эти обезьяны отделились от общего эволюционного пути, ведущего к людям, около 5 миллионов лет назад. Затем «своим умом» начали жить неандертальцы — это случилось между 270 и 400 тысячами лет назад. Если некая мутация произошла в геноме общего предка шимпанзе, неандертальцев и людей, то она будет присутствовать в геномах всех трех существ. Если же мутация совсем молодая и случилась у непосредственных предков H. sapiens, то ее, очевидно, не удастся найти в ДНК неандертальца и шимпанзе. Мутации, появившиеся в геномах предков неандертальцев, не будут встречаться у шимпанзе и человека разумного. А вот дети неандертальцев и людей будут нести в своих генах как чисто «человеческие» мутации, так и мутации, специфичные для неандертальцев.
Проверив по такой логике 13481 мутацию, Паабо и коллеги заключили, что H. sapiens и H. neanderthalensis определенно скрещивались друг с другом. Более того, ученые оценили, что в геномах всех жителей Земли за исключением коренных обитателей африканского континента содержится от 1 до 4 процентов неандертальских «примесей». Африканцы, предки которых не покидали «колыбели человечества», оказались обделены неандертальской ДНК по той простой причине, что общие дети у представителей двух видов появились, по всей видимости, уже после того, как они вышли из Африки и начали заселять другие части света. Предположительно пик смешения пришелся на период около 45 тысяч лет назад.
Результаты, полученные Паабо и его сотрудниками, подтверждает находка, сделанная в Португалии. Ученые под руководством Жоао Зильяо (Joao Zilhao) пришли к выводу, что кости ребенка, возраст которых составляет около 25 тысяч лет, содержат черты, характерные как для людей, так и для неандертальцев.
Не исключено, что неандертальцы были не единственными «братьями по разуму», с которыми H. sapiens имел близкие отношения за время своего обитания на Земле. В апреле 2010 года исследователь из университета Нью-Мексико в Альбукерке Джеффри Лонг (Jeffrey Long ) представил на встрече Американской ассоциации физических антропологов результаты анализа ДНК представителей приблизительно сотни современных популяций людей. Согласно выводам Лонга, их геномы указывают на возможные скрещивания предков жителей Евразии с представителями других видов Homo.
Кроме того, ученый обратил внимание на всплеск генетического разнообразия у обитателей индо-тихоокеанского региона, произошедший около 40 тысяч лет назад. По мнению Лонга, обитавшие там H. sapiens могли скрещиваться только с другими людьми (например, с H. erectus — человеком прямоходящим), так как неандертальцы не заходили так далеко на юг.
Еще более интересные подробности из личной жизни наших предков обещает недавнее открытие нового вида людей. Фаланга мизинца этого существа была найдена российскими исследователями в Денисовой пещере на Алтае и передана для анализа все тому же Паабо. В его лаборатории была расшифрована последовательность митохондриальной ДНК, которая ясно указывала, что «человек Денисов», как окрестили существо, генетически отличался от H. sapiens даже больше, чем неандерталец. Впрочем, до того момента, когда будет расшифрована геномная ДНК «человека Денисова», ученые не берутся однозначно судить о степени его генетического родства с человеком разумным. Но если этот новый представитель рода Homo действительно окажется ранее неизвестным видом, то исследователи, скорее всего, попробуют разобраться, не скрещивался ли он с нашими предками.
Еще один вид, который можно рассматривать как потенциальный предмет воздыхания предков H. sapiens, — найденный совсем недавно Australopithecus sediba. Этот новый для ученых вид австралопитеков весьма длительное время существовал бок о бок с человеком прямоходящим и, скорее всего, с другими австралопитеками, так что возможностей найти вторую половину среди представителей близких видов у него было предостаточно. Впрочем, стоит оговориться, что в отношении видовой принадлежности A. sediba у специалистов тоже нет полной.
С появлением более совершенных методов работы с древней ДНК ученые будут расшифровывать геномы все новых и новых родственников человека разумного. И очень может быть, что мы узнаем много интересного о нравах, царивших в пещерах сотни тысяч лет назад.
Использованы материалы
lenta.ru
macroevolution.narod.ru
Ученых давно интересовал вопрос о том, скрещивался ли человек разумный со своими ближайшими соседями по эволюционному дереву. Любовные отношения между представителями различных видов рода Homo не кажутся чем-то невозможным — палеонтологические находки доказывают, что многие из них обитали на Земле одновременно. Процесс видообразования не происходит мгновенно, поэтому весьма часто представители нового и старого видов (а также промежуточные стадии) существуют вместе сотни тысяч лет. Если их не разделяет какой-либо непреодолимый барьер, например горная цепь или океан, то все эти пока еще похожие друг на друга существа могут заводить детей.
И все же классическое определение вида подразумевает, что особи, относящиеся к разным видам, не могут скрещиваться между собой и производить при этом плодовитое потомство. То есть, даже если «дельфину и русалке» удастся перейти к более близкому знакомству, оно не приведет к рождению детей или же появившиеся на свет гибриды не смогут передать свои гены дальше и оставить эволюционный след.
Эта картинка дает общее представление о времени существования ископаемых предков человека и их предполагаемых родственных связях. Очень важно иметь в виду, что, скорее всего, известные нам ископаемые гоминиды — лишь малая часть их подлинного разнообразия! Палеонтологическая летопись гоминид крайне неполна. Реально существовало гораздо больше разных гоминид, чем это показано на картинке. Собственно, даже эта относительно «свежая» картинка уже успела заметно устареть. В последние годы открытия новых родов и видов гоминид резко участились.
Долгое время ученые считали, что эволюция человека была более-менее линейной: одна форма сменяла другую, и каждая новая была прогрессивнее, ближе к современному человеку, чем предыдущая. Сейчас ясно, что все было гораздо сложнее. Эволюционное древо гоминид оказалось весьма разветвленным. Временные интервалы существования многих видов сильно перекрываются. Иногда несколько разных видов гоминид, находящихся на разных «уровнях» близости к человеку, сосуществовали в одном и том же биотопе (напр., Homo ergaster и Paranthropus boisei). Ситуация, когда семейство гоминид представлено одним-единственным видом (как сейчас) — в принципе нетипична. Например, еще в сравнительно недавнем прошлом — всего-навсего 50 тысяч лет назад — на Земле существовало как минимум целых 4 вида гоминид: Homo sapiens, H.neandertalensis, H.erectus и H.floresiensis.
Однако определить видовую принадлежность существа, владея только палеонтологическими останками, не так-то просто. Скелет неандертальца, восстановленный по найденным костям, очень сильно отличается от скелета H. sapiens, однако заключить, могла или нет взаимная симпатия этих существ приводить к какому-нибудь результату почти невозможно.
Особенно сложно обстоят дела с определением видов ископаемых растений. В палеоботанике является нормальной ситуация, когда листья относят к одному виду, семена — к другому, а половые органы — к третьему. Причем иногда разные части одного и того же растения исходно причисляют даже к различным родам или семействам.
До недавнего времени ученые могли только гадать, скрещивались между собой разные виды людей или нет. И вот теперь у них появился надежный источник, позволяющий наверняка судить о степени близости представителей рода Homo – ДНК, молекула, содержащая всю информацию об организме и присутствующая в каждой его клетке. С того самого момента, как исследователи оценили всю значимость этой молекулы, они надеялись, что когда-нибудь им удастся получить ДНК давно вымерших живых организмов и узнать о них то, что не могут рассказать окаменевшие кости и зубы. Однако долгое время надежда извлечь информацию из древних костей была призрачной и считалось даже, что ДНК попросту не сохраняется в ископаемых образцах.
По мере совершенствования технологий работы с образцами, возраст которых измеряется тысячами и сотнями тысяч лет, исследователи обнаружили, что дезоксирибонуклеиновые кислоты вполне способны выдерживать длительное хранение в неблагоприятных условиях. Молекулы сильно повреждаются и частично разрушаются, однако все же «выживают». Еще через некоторое время ученые научились извлекать эти жалкие крохи информации из костей и получать из них полноценные последовательности нуклеотидов — «букв», из которых состоит ДНК.
Одним из пионеров подобного рода исследований являются Сванте Паабо (Svante Paabo), работающий в институте эволюционной антропологии Макса Планка, и его коллеги. Группа Паабо разработала методику, позволяющую выделять из ископаемых образцов достаточное для анализа количество ДНК и, что не менее существенно, очищать дезоксирибонуклеиновые кислоты от примесей ДНК микробов и грибов, населявших кости долгие годы. В своей последней статье, опубликованной в журнале Science, ученые отмечают, что доля микробной ДНК в анализируемых ими образцах составляла 99,8 процента.
Первым успехом группы Паабо стало выделение митохондриальной ДНК и определение ее последовательности. Геном митохондрий в сотни тысяч раз короче ядерного, поэтому с ним проще работать. Однако митохондриальная ДНК содержит на несколько порядков меньше информации об организме, чем ДНК из ядра. Как бы то ни было, в 2008 году Паабо и его соавторы опубликовали расшифровку последовательности митохондриальной ДНК, полученной из костей неандертальца, найденного в Хорватии. Возраст находки составлял около 38 тысяч лет.
Митохондрии — это органеллы, обеспечивающие клетку энергией. Когда-то давно они были свободно живущими организмами с собственным геномом, но однажды будущие митохондрии были поглощены более прожорливыми «товарищами», которые, однако, не переварили свои жертвы, а сохранили их вместе с большей частью ДНК для обеспечения собственных нужд.
Сравнив результаты расшифровки с последовательностями ДНК митохондрий современных людей, ученые заключили, что митохондрии H. neanderthalensis не несут следов скрещивания с людьми. Однако этот результат еще не означал, что два вида действительно не оставляли потомства. Для того чтобы митохондрии существа сохранили отпечаток межвидового брака его родителей, необходимо, чтобы к виду H. sapiens принадлежала мать, а отец был бы неандертальцем. Только в этом случае ребенок-гибрид унаследовал бы «человеческие» митохондрии — будущий организм получает эти органеллы из яйцеклетки матери. Если же отцом ребенка был человек разумный, а матерью — представительница племени неандертальцев, то его митохондрии оказались бы такими же, как и у детей двух неандертальцев. Еще одно соображение, которое не позволяло однозначно заключить, что H. sapiens и H. neanderthalensis не смешивались, намного проще: вполне могло оказаться, что тот конкретный неандерталец, кости которого изучили палеонтологи, не был потомком смешанного брака.
Для того чтобы делать окончательные выводы, ученым необходима была ядерная ДНК неандертальца. Ее последовательность была вчерне расшифрована группой Паабо в начале 2009 года. В общей сложности ученые определили около 60 процентов полного генома неандертальца. Используя эту информацию, ученые смогли сравнить геномы H. sapiens и H. neanderthalensis. Исследователи использовали хитрую методику, которая в различных модификациях завоевала огромную популярность у ученых в последние годы. Вместо того чтобы сравнивать длинные последовательности ДНК, специалисты сопоставляют отдельные «буквы». Каждая из них расположена в том месте, где в геноме произошла и закрепилась мутация (собственно, каждая такая «буква» и есть результат точечной мутации). Сравнивая мутации в геномах различных существ, ученые могут, используя математические алгоритмы, определить, какова степень родства между исследуемыми организмами.
В данном случае Паабо и коллеги работали не только с геномами человека разумного и неандертальца, но также с геномом шимпанзе. Считается, что эти обезьяны отделились от общего эволюционного пути, ведущего к людям, около 5 миллионов лет назад. Затем «своим умом» начали жить неандертальцы — это случилось между 270 и 400 тысячами лет назад. Если некая мутация произошла в геноме общего предка шимпанзе, неандертальцев и людей, то она будет присутствовать в геномах всех трех существ. Если же мутация совсем молодая и случилась у непосредственных предков H. sapiens, то ее, очевидно, не удастся найти в ДНК неандертальца и шимпанзе. Мутации, появившиеся в геномах предков неандертальцев, не будут встречаться у шимпанзе и человека разумного. А вот дети неандертальцев и людей будут нести в своих генах как чисто «человеческие» мутации, так и мутации, специфичные для неандертальцев.
Проверив по такой логике 13481 мутацию, Паабо и коллеги заключили, что H. sapiens и H. neanderthalensis определенно скрещивались друг с другом. Более того, ученые оценили, что в геномах всех жителей Земли за исключением коренных обитателей африканского континента содержится от 1 до 4 процентов неандертальских «примесей». Африканцы, предки которых не покидали «колыбели человечества», оказались обделены неандертальской ДНК по той простой причине, что общие дети у представителей двух видов появились, по всей видимости, уже после того, как они вышли из Африки и начали заселять другие части света. Предположительно пик смешения пришелся на период около 45 тысяч лет назад.
Результаты, полученные Паабо и его сотрудниками, подтверждает находка, сделанная в Португалии. Ученые под руководством Жоао Зильяо (Joao Zilhao) пришли к выводу, что кости ребенка, возраст которых составляет около 25 тысяч лет, содержат черты, характерные как для людей, так и для неандертальцев.
Не исключено, что неандертальцы были не единственными «братьями по разуму», с которыми H. sapiens имел близкие отношения за время своего обитания на Земле. В апреле 2010 года исследователь из университета Нью-Мексико в Альбукерке Джеффри Лонг (Jeffrey Long ) представил на встрече Американской ассоциации физических антропологов результаты анализа ДНК представителей приблизительно сотни современных популяций людей. Согласно выводам Лонга, их геномы указывают на возможные скрещивания предков жителей Евразии с представителями других видов Homo.
Кроме того, ученый обратил внимание на всплеск генетического разнообразия у обитателей индо-тихоокеанского региона, произошедший около 40 тысяч лет назад. По мнению Лонга, обитавшие там H. sapiens могли скрещиваться только с другими людьми (например, с H. erectus — человеком прямоходящим), так как неандертальцы не заходили так далеко на юг.
Еще более интересные подробности из личной жизни наших предков обещает недавнее открытие нового вида людей. Фаланга мизинца этого существа была найдена российскими исследователями в Денисовой пещере на Алтае и передана для анализа все тому же Паабо. В его лаборатории была расшифрована последовательность митохондриальной ДНК, которая ясно указывала, что «человек Денисов», как окрестили существо, генетически отличался от H. sapiens даже больше, чем неандерталец. Впрочем, до того момента, когда будет расшифрована геномная ДНК «человека Денисова», ученые не берутся однозначно судить о степени его генетического родства с человеком разумным. Но если этот новый представитель рода Homo действительно окажется ранее неизвестным видом, то исследователи, скорее всего, попробуют разобраться, не скрещивался ли он с нашими предками.
Еще один вид, который можно рассматривать как потенциальный предмет воздыхания предков H. sapiens, — найденный совсем недавно Australopithecus sediba. Этот новый для ученых вид австралопитеков весьма длительное время существовал бок о бок с человеком прямоходящим и, скорее всего, с другими австралопитеками, так что возможностей найти вторую половину среди представителей близких видов у него было предостаточно. Впрочем, стоит оговориться, что в отношении видовой принадлежности A. sediba у специалистов тоже нет полной.
С появлением более совершенных методов работы с древней ДНК ученые будут расшифровывать геномы все новых и новых родственников человека разумного. И очень может быть, что мы узнаем много интересного о нравах, царивших в пещерах сотни тысяч лет назад.
Использованы материалы
lenta.ru
macroevolution.narod.ru
