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安德特人采用现代人类的男性染色体

1997年,第一个尼安德特人DNA序列(只是线粒体基因组的一小部分)是由1856年在德国尼安德河谷发现的一个人确定的。此后,分子技术的改进使马克斯·普朗克研究所的科学家得以发展为进化人类学确定几个尼安德特人常染色体基因组的高质量序列,并导致发现了一组全新的灭绝人类,即Denisovans,他们是亚洲尼安德特人的亲戚。

但是,由于所有保存良好,足以产生足够数量DNA的标本都来自女性个体,因此尚无法对尼安德特人和Denisovans的Y染色体进行全面研究。与常染色体基因组的其余部分不同,后者代表着任何人的祖先的数千种谱系,而Y染色体则具有独特的遗传模式-它们仅由父辈传递给儿子。Y染色体以及母体遗传的线粒体DNA对研究人类历史极为重要。

鉴定Y染色体分子的新方法

在这项研究中,研究人员确定了三只可能适合进行DNA分析的雄性尼安德特人和两头Denisovans,并开发了一种从通常污染古代骨骼和牙齿的大量微生物DNA中提取人类Y染色体分子的方法。这使他们能够重建这些个体的Y染色体序列,而使用常规方法是不可能的。

通过比较古人类的Y染色体与现代人的Y染色体,研究小组发现,尼安德特人和现代人的Y染色体彼此之间的相似性比与Denisovan Y染色体更相似。“这让我们感到非常惊讶。通过研究他们的常染色体DNA,我们知道尼安德特人和丹尼索瓦人之间有着密切的联系,而今天生活的人类是他们更远的进化表亲。在我们首次查看数据之前,我们希望他们的Y染色体能够显示类似的图片。”研究的主要作者马丁·彼得(Martin Petr)说。研究人员还计算出,尼安德特人和现代人类Y染色体的最新共同祖先大约生活在370,000年前,比以前想象的要新得多。

到现在为止,众所周知,由于尼安德特人与现代人类之间的杂交大约在50,000-70,000年前,所有具有非非洲血统的人都携带少量尼安德特人DNA,这是在现代人类迁出非洲并开始传播后不久世界各地。但是,尼安德特人是否还能携带一些现代人类 DNA一直是一个争论的问题。

这些Y染色体序列现在提供了新的证据,表明尼安德特人和早期的现代人类在非洲大迁徙之前就已经相遇并交换了基因-可能早在370,000年前,当然早在100,000年前。这意味着当时与欧亚大陆早期人类有密切关系的某些人口一定已经在欧亚大陆。令人惊讶的是,这种杂交导致了原始尼安德特人Y染色体被现代人类替换,这种模式类似于在早期研究中对尼安德特人线粒体DNA的观察。

从早期现代人类中选择Y染色体

首先,早期尼安德特人的Y染色体和mtDNA的完全替换令人费解,因为这种替换事件不太可能仅凭偶然发生。然而,研究人员使用计算机模拟结果表明,已知的尼安德特人小种群可能导致其Y染色体上有害突变的积累,这将降低其进化适应性。这与极小的人口规模和近交有时会增加某些疾病的发病率的情况非常相似。“我们推测,鉴于Y染色体在生殖和繁殖力中的重要作用,尼安德特人Y染色体进化适应性较低可能导致自然选择偏爱Y 染色体 来自早期现代人类,最终导致了人类的替代。”马丁·彼得(Martin Petr)说。

该研究的资深作者珍妮特·凯尔索(Janet Kelso)乐观地认为,可以在不久的将来检验这种替代假说:“如果我们能够从假想的早期渗入事件之前存在的尼安德特人中检索Y染色体序列,例如430,000岁我们预测,来自西班牙Sima de los Huesos的尼安德特人仍将拥有原始的尼安德特人Y染色体,因此与Denisovans相比,与现代人类更相似。”

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