Проект генома неандертальца является попыткой группы ученых последовательности в геноме неандертальца , основанном в июле 2006 года.
Он был инициирован 454 Life Sciences , биотехнологической компанией, базирующейся в Бранфорде, штат Коннектикут, США, и координируется Институтом эволюционной антропологии Макса Планка в Германии. В мае 2010 года проект опубликовал свой первоначальный проект генома неандертальца (Vi33.16, Vi33.25, Vi33.26), основанный на анализе четырех миллиардов оснований, оставшихся у современных людей за пределами Африки. [1] [2] [3]
В декабре 2013 года , высокий охват геном из неандертальцев был сообщен в первый раз. Он произошел от фрагмента пальца ноги неандертальца «Алтайский неандертальец» (Денисова 5), найденного в Денисовой пещере (подслой 11.4) в горах Алтая в Сибири около 50 000 лет назад. [4] [5]
Выводы
Исследователи восстановили древнюю ДНК неандертальцев, извлекая ДНК из костей бедренной кости трех экземпляров неандертальцев возрастом 38000 лет из пещеры Виндия , Хорватия , и других костей, найденных в Испании, России и Германии. [6] Для секвенирования требовалось всего около половины грамма образцов костей (или 21 образец по 50–100 мг [1] ), но проект столкнулся со многими трудностями, включая заражение образцов бактериями , которые колонизировали тело неандертальца и люди, которые обрабатывали кости на месте раскопок и в лаборатории. [7]
В феврале 2009 года команда Института Макса Планка во главе со Сванте Паабо объявила, что они завершили первый набросок генома неандертальца. [7] Ранний анализ данных показал, что «геном неандертальцев, человеческий вид, доведенный до исчезновения», «не обнаружил значимых следов неандертальских генов у современных людей». [8] Новые результаты показали, что у некоторых взрослых неандертальцев была непереносимость лактозы . [9] Отвечая на вопрос о потенциальном клонировании неандертальца, Паабо прокомментировал: «Исходя из ДНК, извлеченной из окаменелости, это было и останется невозможным». [7]
В мае 2010 года проект выпустил черновик своего отчета о секвенированном геноме неандертальца. Вопреки результатам, полученным при исследовании митохондриальной ДНК, они продемонстрировали диапазон генетического вклада в современных неафриканских людей в диапазоне от 1% до 4%. Из своих образцов Homo sapiens в Евразии (французский, ханьский китайский и папуасский) авторы заявили, что, вероятно, скрещивание произошло в Леванте до того, как Homo sapiens мигрировал в Европу. [10] Это открытие оспаривается из-за нехватки археологических свидетельств, подтверждающих их утверждение. Ископаемые останки не позволяют однозначно разместить неандертальцев и современных людей в непосредственной близости в это время и в этом месте. [11] Согласно предварительным последовательностям от 2010 года, 99,7% нуклеотидных последовательностей современных геномов человека и неандертальца идентичны, по сравнению с человеческими, разделяющими около 98,8% последовательностей с шимпанзе . [12] (В течение некоторого времени исследования, касающиеся общности шимпанзе и человека, изменили общность 99% до общности только 94%, показывая, что генетический разрыв между людьми и шимпанзе был намного больше, чем первоначально предполагалось, [13] [ 14], но более свежие данные говорят о том, что разница между людьми, шимпанзе и бонобо снова составляет примерно 1,0–1,2%. [15] [16] )
Кроме того, в 2010 году открытие и анализ митохондриальной ДНК (мтДНК) гоминина Денисова в Сибири показали, что она отличается от ДНК современного человека на 385 нуклеотидов в цепи мтДНК из примерно 16500, тогда как разница между современными людей и неандертальцев составляет около 202 баз. Напротив, разница между шимпанзе и современным человеком составляет примерно 1462 пары оснований мтДНК. Анализ ядерной ДНК этого образца все еще продолжался, и ожидалось, что он поможет выяснить, принадлежит ли находка к отдельному виду . [17] [18] Несмотря на то, что линия мтДНК гомининов Денисовой предшествовала расхождению современных людей и неандертальцев, объединенная теория не исключает более поздней даты расхождения для ее ядерной ДНК.
Фрагмент ребра частичного скелета младенца-неандертальца, обнаруженный в пещере Мезмайская в северо-западных предгорьях Кавказских гор, был радиоуглеродным методом датирован в 1999 г. 29,195 ± 965 л.н. и, следовательно, принадлежал к наиболее поздним неандертальцам. Древняя ДНК, извлеченная для последовательности мтДНК , показала расхождение на 3,48% от ДНК неандертальца Фельдхофера , примерно в 2500 км к западу в Германии, а в 2011 году филогенетический анализ поместил их в кладу, отличную от современных людей, что позволяет предположить, что их типы мтДНК не внесли свой вклад в современный пул мтДНК человека. [19]
В 2015 году Израиль Гершковиц из Тель-Авивского университета сообщил, что череп, найденный в пещере на севере Израиля, «вероятно, принадлежит женщине, которая жила и умерла в этом регионе около 55000 лет назад, впервые поместив туда современных людей. ", указывая на возможное время и место, когда современные люди впервые скрестились с неандертальцами. [20]
В 2016 году в рамках проекта было обнаружено, что неандертальцы многократно скрещивались с современными людьми и что неандертальцы скрещивались с денисовцами только один раз, о чем свидетельствует геном современных меланезийцев. [21]
В 2006 году две исследовательские группы , работающие на том же образце неандертальца опубликовали свои результаты, Ричард Грин и его команда в природе , [22] и команда Джеймса Нунан в науке . [23] Эти результаты были получены с некоторым скептицизмом, главным образом , окружающая вопрос о возможной примеси неандертальцев в современном человеческом геноме. [24]
В 2006 году команда Ричарда Грина использовала новую технику секвенирования , разработанную 454 Life Sciences, которая усиливает отдельные молекулы для характеристики и получила более четверти миллиона уникальных коротких последовательностей («считываний»). Этот метод обеспечивает произвольно расположенные чтения, так что представляющие интерес 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 считываний необходимо деструктивное секвенирование большего количества образцов. [25]
Команда Нунана под руководством Эдварда Рубина использовала другую технику, при которой ДНК неандертальца вставляется в бактерии, которые создают несколько копий одного фрагмента. Они продемонстрировали, что геномные последовательности неандертальцев могут быть восстановлены с использованием подхода, основанного на метагеномной библиотеке. Вся ДНК в образце «увековечена» в метагеномных библиотеках. Выбирается фрагмент ДНК, который затем размножается в микробах. Можно секвенировать ДНК неандертальцев или изучать конкретные последовательности. [ требуется разъяснение ] [25]
В целом их результаты были на удивление похожими. Одна группа предположила, что есть намек на смешение геномов человека и неандертальца, в то время как другая не нашла ничего, но обе группы признали, что набор данных недостаточно велик, чтобы дать окончательный ответ. [24]
Публикация Нунан и его команды показали неандертальского ДНК - последовательности ДНК шимпанзе соответствия, но не современная человеческая ДНК, в нескольких местах, что позволяет первый точный расчет даты самого последнего общего предка из H. сапиенс и H. неандертальцев . Исследовательская группа оценивает, что самый недавний общий предок их образцов H. neanderthalensis и их эталонная последовательность H. sapiens жил 706000 лет назад (время расхождения), оценивая разделение популяций предков человека и неандертальцев на 370 000 лет назад (время разделения).
«Наш анализ показывает, что в среднем полученная нами геномная последовательность неандертальца и эталонная последовательность генома человека имеют одного общего предка ~ 706 000 лет назад, и что предки человека и неандертальца разделились ~ 370 000 лет назад, до появления современных анатомических структур. люди ".
- Нунан и др. (2006) [23]
Основываясь на анализе митохондриальной ДНК, расщепление линий неандертальцев и H. sapiens на сегодняшний день составляет от 760 000 до 550 000 лет назад ( 95% ДИ ). [26]
Мутации связанного с речью гена FOXP2, идентичные таковым у современных людей, были обнаружены в ДНК неандертальцев из образцов El Sidrón 1253 и 1351c [27], предполагая, что неандертальцы могли разделять некоторые базовые языковые способности с современными людьми. [9]
Смотрите также
- Кроманьонец
- Вымирание неандертальцев - вымирание неандертальцев около 40 000 лет назад
- Скрещивание архаичных и современных людей - свидетельства гибридизации человека в период среднего палеолита и раннего верхнего палеолита.
Общий:
- Составление карты примесей
- Поток генов - передача генетической изменчивости от одной популяции к другой
- Гибрид - Потомство от межвидового размножения
Рекомендации
- ^ a b Грин RE, Краузе Дж., Бриггс А.В. и др. (Май 2010 г.). «Проект последовательности генома неандертальца» (PDF) . Наука . 328 (5979): 710–22. Bibcode : 2010Sci ... 328..710G . DOI : 10.1126 / science.1188021 . PMC 5100745 . PMID 20448178 .
- ^ Неандерталец в нас
- ^ «ДНК неандертальцев может повысить риск некоторых болезней современного человека» . Новости науки . Проверено 15 февраля 2016 .
- ^ Циммер, Карл (18 декабря 2013 г.). «Окаменелость пальца ноги обеспечивает полный геном неандертальца» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 18 декабря 2013 года .
- ^ Прюфер, Кей; и другие. (18 декабря 2013 г.). «Полная последовательность генома неандертальца с Горного Алтая» . Природа . 505 (7481): 43–49. Bibcode : 2014Natur.505 ... 43P . DOI : 10,1038 / природа12886 . PMC 4031459 . PMID 24352235 .
- ^ «Ученые расшифровывают большую часть генома неандертальца» . Deutsche Welle . 13 февраля 2009 г.
- ^ а б в МакГроарти, Патрик (12 февраля 2009 г.). «Команда в Германии составляет карту генома неандертальца» . Ассошиэйтед Пресс .
- ^ Уэйд, Николас (12 февраля 2009 г.). "Ученые Германии разрабатывают геном неандертальца" . Нью-Йорк Таймс . Проверено 20 мая 2010 года .
- ^ а б Инман, Мейсон (12 февраля 2009 г.). "Обнародован первый проект" Генома неандертальца " . National Geographic News.
- ^ Грин RE, Краузе Дж., Бриггс А.В., Маричич Т., Стензель У., Кирхер М., Паттерсон Н., Ли Х., Чжай В., Фриц М.Х., Хансен Н.Ф., Дюран Э.Ю., Маласпинас А.С., Дженсен Д.Д., Маркес-Бонет Т., Алкан С., Прюфер К., Мейер М., Бурбано Х.А., Гуд Дж. М., Шульц Р., Аксиму-Петри А, Буттхоф А, Хёбер Б., Хёффнер Б., Зигемунд М., Вейманн А., Нусбаум С., Ландер Э.С., Русс С., Новод Н., Аффуртит Дж, Эгхольм М., Верна С., Рудан П., Брайкович Д., Кукан З., Гусич И., Дороничев В. Б., Голованова Л. В., Лалуэза-Фокс С., де ла Расилья М., Фортеа Дж., Росас А., Шмитц Р. В., Джонсон П. Л., Эйхлер Э. Э., Фалуш D, Birney E, Mullikin JC, Slatkin M, Nielsen R, Kelso J, Lachmann M, Reich D, Pääbo S (7 мая 2010 г.). «Проект полной последовательности генома неандертальца» . Наука . Science Mag . 328 : 710–22. Bibcode : 2010Sci ... 328..710G . DOI : 10.1126 / science.1188021 . PMC 5100745 . PMID 20448178 .
- ^ Уэйд, Николас (6 мая 2010 г.). «Признаки спаривания неандертальцев с людьми» . Нью-Йорк Таймс .
- ^ Тан, Кер (6 мая 2010 г.). «Неандертальцы, скрещенные люди - первые надежные доказательства ДНК» . Национальное географическое общество . Проверено 9 мая 2010 года .
- ^ Коэн, Джон (29 июня 2007 г.). «Относительные различия: миф об 1%» (PDF) . AAAS .
- ^ «Люди и шимпанзе: близко, но не так близко» . Scientific American. 2006-12-19 . Проверено 20 декабря 2006 .
- ^ Вонг, Кейт (1 сентября 2014 г.). «Крошечные генетические различия между людьми и другими приматами пронизывают геном» . Scientific American . Проверено 12 октября +2016 .
- ^ 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 указывает на нового человека-предшественника и вызывает множество вопросов» . Вашингтон Пост .
- ^ Краузе Дж., Фу К., Гуд Дж. М. и др. (Апрель 2010 г.). «Полный геном митохондриальной ДНК неизвестного гоминина из южной Сибири» . Природа . 464 (7290): 894–97. Bibcode : 2010Natur.464..894K . DOI : 10,1038 / природа08976 . PMID 20336068 .
- ^ Овчинников Игорь Васильевич; Андерс Гетерстрём; Галина Петровна Романова; Виталий Михайлович Харитонов; Керстин Лиден; Уильям Гудвин (30 марта 2000 г.). «Молекулярный анализ ДНК неандертальцев Северного Кавказа». Природа . 404 (6777): 490–93. Bibcode : 2000Natur.404..490O . DOI : 10.1038 / 35006625 . PMID 10761915 .
- ^ Открытие черепа предполагает место , где люди впервые занимались сексом с неандертальцами The Guardian, 28 января 2015
- ^ Vernot B., Tucci S., Kelso J., Schraiber JG, Wolf AB, Gittelman RM, Dannemann M., Grote S., McCoy RC, Norton H., Scheinfeldt LB, Merriwether DA, Koki G., Friedlaender JS, Wakefield Дж., Паабо С., Акей Дж. М. (2016). «Извлечение ДНК неандертальцев и денисовцев из геномов меланезийских людей» . Наука . 352 (6282): 235–39. Bibcode : 2016Sci ... 352..235V . DOI : 10.1126 / science.aad9416 . PMC 6743480 . PMID 26989198 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Грин, Ричард Э .; и другие. (16 ноября 2006 г.). «Анализ одного миллиона пар оснований ДНК неандертальца» (PDF) . Природа . 444 (7117): 330–36. Bibcode : 2006Natur.444..330G . DOI : 10,1038 / природа05336 . PMID 17108958 .
- ^ а б Нунан, Джеймс П .; и другие. (17 ноября 2006 г.). «Секвенирование и анализ геномной ДНК неандертальцев» (PDF) . Наука . 314 (5802): 1113–18. Bibcode : 2006Sci ... 314.1113N . DOI : 10.1126 / science.1131412 . PMC 2583069 . PMID 17110569 .
- ^ а б Тиммер, Джон (17 ноября 2006 г.). «Добро пожаловать в неандертальскую геномику» .
- ^ а б Линн Яррис (15 ноября 2006 г.). «Секвенирование генома неандертальцев дает удивительные результаты и открывает новые двери для будущих исследований» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Проверено 16 февраля 2009 .
- ^ Пост Козимо; и другие. (2017). «Глубоко дивергентный архаический митохондриальный геном обеспечивает более низкую временную границу для потока африканских генов в неандертальцев» . Nature Communications . 8 : 16046. Bibcode : 2017NatCo ... 816046P . DOI : 10.1038 / ncomms16046 . PMC 5500885 . PMID 28675384 .
- ^ Краузе Дж., Лалуэза-Фокс С., Орландо Л. и др. (Ноябрь 2007 г.). «Производный вариант FOXP2 современного человека был разделен с неандертальцами». Curr. Биол . 17 (21): 1908–12. DOI : 10.1016 / j.cub.2007.10.008 . hdl : 11858 / 00-001M-0000-000F-FED3-1 . PMID 17949978 .
дальнейшее чтение
- Грин, Ричард Э .; и другие. (2008-08-08). «Полная последовательность митохондриального генома неандертальцев, определенная высокопроизводительным секвенированием» (PDF) . Cell . Эльзевир. 134 (3): 416–26. DOI : 10.1016 / j.cell.2008.06.021 . PMC 2602844 . PMID 18692465 . Архивировано из оригинального (PDF) 17 декабря 2008 года.
Внешние ссылки
- "Веб-сайт проекта" Геном неандертальца "
- Проект генома неандертальца на Национальном общественном радио
- «Модель генетического алгоритма показывает, что современные люди превзошли неандертальцев» Краткое изложение экспертной статьи 2008 г.
- "Последний из неандертальцев" National Geographic , октябрь 2008 г.
- MSNBC "Запуск проекта по геному неандертальца" 22 ноября 2006 г.
- BBC News Пол Ринкон, «Секреты ДНК неандертальцев раскрыты» 15 ноября 2006 г.
- «Добро пожаловать в геномику неандертальцев» 17 ноября 2006 г.
- «Секвенирование генома неандертальцев дает удивительные результаты и открывает новые двери для будущих исследований» 15 ноября 2006 г.