Подпись: У современных людей X-хромосома (внизу справа) содержит меньше неандертальской ДНК, чем неполовые хромосомы. Источник фото: BSIP via Getty Images
В известняковой пещере на средиземноморском побережье Турции, известной как Учагызлы II, археологи обнаружили почти одинаковые следы жизни двух разных групп людей. Обе оставили похожие каменные орудия, останки одних и тех же промысловых животных и одинаковые просверленные морские раковины, которые использовались как украшения. Между этими группами могли пройти тысячи лет, и они могли вовсе не встречаться напрямую, однако сходство оказалось настолько заметным, что исследователям пришлось присмотреться внимательнее.
Этот памятник даёт один из самых наглядных примеров давней научной загадки: неандертальцы и современные люди (Homo sapiens) не просто сталкивались и расходились в разные стороны. Они жили на одних и тех же территориях и, как подтвердили десятки генетических исследований, скрещивались на протяжении десятков тысяч лет и на нескольких континентах. Доказательство несёт ДНК почти каждого человека, живущего сегодня за пределами Африки: примерно 2% генома неафриканского населения имеет неандертальское происхождение.
При этом не существует ни одного археологического памятника, который показал бы, что эти два вида жили вместе. Знать о том, что современные люди и неандертальцы скрещивались, не то же самое, что понимать, как это происходило. Кто подходил первым? Были ли эти контакты добровольными? Стали ли они следствием насилия или торговых союзов? Кто воспитывал детей-гибридов? Ответы на часть этих вопросов, как выяснилось, записаны в X-хромосоме, и они оказались неожиданнее, чем предполагалось.
Первый неандертальский геном с высоким покрытием был секвенирован в 2010 году, и в последующие 15 лет учёные раз за разом отмечали странность: у живущих сегодня людей неандертальская ДНК реже встречается в X-хромосомах. Господствующее объяснение связывало это с отрицательным отбором — якобы неандертальские варианты генов, характерные для X-хромосомы, были несовместимы с биологией современного человека и постепенно исчезали из генофонда на протяжении тысяч поколений. Гипотеза выглядела разумной, поскольку несовместимости в других участках генома действительно приводили со временем к вытеснению неандертальской ДНК из остальных хромосом.
Эволюционный биолог Александер Платт из медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете предположил: если проблема состояла во врождённой вредности неандертальских вариантов на X-хромосоме, то варианты современного человека должны были давать преимущество неандертальцам. Тогда в X-хромосомной ДНК из неандертальских скелетов наблюдался бы избыток современной человеческой ДНК именно в тех участках, где он приносил бы измеримую пользу, — то есть в белок-кодирующих генах или регулирующих их работу областях, а не в некодирующей ДНК. Однако, как сообщает Live Science, исследователи обнаружили обратное: в неандертальских X-хромосомах современной человеческой ДНК оказалось больше в некодирующих участках генома, чем в кодирующих. Такая картина отражает не отбор удачных генов, а след репродукции — запись о том, кто передавал хромосомы кому.
При обычной беременности мать передаёт X-хромосому через яйцеклетку, а отец — X или Y через сперматозоид. Поэтому человек обязательно наследует материнскую X-хромосому, а отцовскую — не всегда: мужчины получают X исключительно от матери. Иначе обстоит дело с остальными 22 парами хромосом, которые матери и отцы передают в равной пропорции. В масштабе популяции две трети X-хромосом наследуются от матерей и одна треть — от отцов, что делает X-хромосому особенно чутким регистратором того, кто с кем размножался. Когда команда провела моделирование, данные указали на устойчивую, повторяющуюся закономерность: самцы с большей неандертальской наследственностью чаще размножались с самками с большей наследственностью современного человека. Эта тенденция сохранялась как минимум в два разных периода скрещивания, разделённых примерно 200 тысячами лет.
Однако данные X-хромосомы сами по себе не говорят, почему такая картина возникла. Они фиксируют, кто с кем оставил потомство, но ничего не сообщают о том, кто кого хотел. Генетик Раджив Маккой из Университета Джонса Хопкинса отметил, что подобный сигнал могла дать и одна лишь биология: при скрещивании близких видов успех беременности зависит не только от того, чьи гены унаследованы, но и от того, к какой группе принадлежит каждый из родителей. Даже если неандертальские гены нормально работают на фоне генома современного человека, гибридные беременности могли чаще завершаться успешно, когда отцом был неандерталец, а не матерью. По словам Маккоя, это объясняется не сексуальными предпочтениями, а тем, как взаимодействовали организмы родителей в утробе. Различить две версии трудно: модели не позволяют отделить само спаривание от спаривания, которое привело к жизнеспособному и плодовитому потомству, а встречи без потомства не оставили генетического следа.