Genom nuklear manusia dari Gua Denisova dibaca • Alexander Markov • Berita sains mengenai "Unsur" • Antropologi, Paleontologi, Genetik

Baca genom nuklear manusia dari Gua Denisova

Denisova Gua gigi: terlalu besar untuk sapiens, terlalu primitif untuk Neanderthal. Foto dari artikel dalam perbincangan Alam

Genom nuklear seorang gadis, yang meninggalkan fasa jari kecilnya di gua Denisova di Altai 30-50 ribu tahun yang lalu, telah disusun. Kesimpulan yang dibuat pada bulan Mac atas dasar analisis genom mitokondria individu yang sama telah disahkan: "Denisovtsy" adalah bangsa atau spesies khas yang berbeza dari sapiens dan Neanderthals. Data baru menunjukkan bahawa Denisovites secara genetik lebih dekat dengan Neanderthals, namun mereka bersetubuh dengan sapiens, dan gen mereka dipelihara dalam kemanusiaan moden. Kebanyakan gen Denis ditemui di penduduk Melanesia, yang dihuni oleh sapiens kira-kira 45 ribu tahun yang lalu.

Dalam nota itu, Man dari Gua Denisov bukanlah seorang sapiens atau Neanderthal (Elements, 03/27/2010) kita menyifatkan secara terperinci Gua Denisov dan lapisan deposit gua di mana pada tahun 2008 penemuan unik dibuat – phalanx jari kecil seorang anak lelaki yang tinggal di sini 30 -50 ribu tahun lalu. Hanya 9 bulan yang berlalu sejak penerbitan artikel mengenai genom mitokondria Denisovts, dan kini jurnal Alam menerbitkan laporan penyelidikan mengenai pencapaian baru yang cemerlang – penjujukan genom nuklear bagi penduduk misteri di gua Altai.

Analisis genom mitokondria Denisov menunjukkan bahawa ibu tunggal terakhir Denisov, sapiens dan Neanderthals sepanjang garis wanita yang berterusan hidup sekitar 1 juta tahun yang lalu. Ibu mitochondrial biasa sapiens dan Neanderthal hidup lebih lama – 500 ribu tahun yang lalu. "Mitokondria Hawa" sapiens moden hidup sekitar 150-200 ribu tahun yang lalu. "Eve" yang serupa pada Neanderthal yang lewat (semua yang mtDNA telah disusun setakat ini) hidup hanya 100 ribu tahun yang lalu. Umur muda Neanderthal "Hawa mitokondria" menunjukkan tempoh penurunan mendadak dalam populasi – "hambatan" dalam sejarah populasi Neanderthal, ketika banyak garis mitokondria hilang.

Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa mtDNA hanya sebahagian kecil daripada genom, yang diturunkan secara ketat sepanjang garis wanita dan sangat mudah terdedah kepada kelainan rawak dan perubahan drastik genetik (lihat: Sejarah manusia purba yang disemak, Elemen, 02.03.2006). Menetapkan hayat "Eva mitokondria" hanyalah langkah pertama ke arah memahami silsilah sebenar.Analisis genom nuklear membolehkan kita mendapatkan rekonstruksi yang lebih tepat mengenai sejarah dan kekeluargaan nenek moyang kita dan saudara-mara mereka yang sudah pupus.

Pembacaan genom nuklear Neanderthal membenarkan kita untuk membuktikan bahawa populasi kita sebenarnya dibahagikan 270-440 ribu tahun yang lalu, iaitu, lebih lama daripada masa hidup kita dengan Neanderthal "Hawa" (500 ribu tahun). Walau bagaimanapun, "Hawa" dan sepatutnya lebih tua dari masa pemisahan populasi. Untuk memahami mengapa ini begitu, anda boleh menarik pokok cawangan secara rawak, sewenang-wenangnya membahagikan bahagian atas mahkota dengan garis menegak, dan kemudian mencari tiga EEs (mata penumpuan cawangan akhir) untuk setiap separuh daripada mahkota dan untuk kedua-dua bahagian bersama-sama.

Kerja-kerja itu dijalankan di Institut Antropologi Evolusi. Max Planck di Leipzig – di tempat yang sama di mana genom Neanderthal lengkap dan genom mitokondria Denisovets dibaca. Para penulis mempunyai pengalaman yang cukup dalam bekerja dengan DNA purba, dan dengan setiap projek baru peningkatan mutu kerja. Kali ini mereka menggunakan helah baru yang penting. Menggunakan enzim uracil-DNA glycosylase dan endonuclease VIII, mereka dengan hati-hati mengeluarkan dari serpihan DNA purba kepingan masa yang rosak di mana sitosin berubah menjadi uracil.Akibatnya, bilangan kesilapan dalam genom baca menurun dengan urutan magnitud berbanding dengan genom Neanderthal.

Penulis banyak membantu dengan fakta bahawa DNA manusia purba dalam phalanx Denis sangat baik dipelihara. Di kebanyakan tulang Neanderthal, Neanderthal DNA kurang daripada 1%, yang lain adalah pencemaran bakteria. Dalam tulang dari gua Denisova, perkadaran DNA manusia purba adalah kira-kira 70%. Panjang rata-rata serpihan DNA yang tinggal (60-75 bp, pasang asas) juga lebih tinggi daripada tulang Neanderthal terbaik (biasanya tidak melebihi 50 bp)

Seperti biasa, semua yang mungkin dilakukan untuk mencegah DNA manusia moden daripada menjadi sampel. Tiga kaedah digunakan untuk menguji keberkesanan langkah-langkah yang diambil. Sampel diperiksa untuk kehadiran DNA mitokondria H. sapiens, dengan adanya fragmen Y-kromosom (semasa analisis ini, menjadi jelas bahawa Denis adalah seorang gadis), lebih-lebih lagi, dalam dua "perpustakaan" yang diperolehi daripada fragmen-fragmen DNA Denisov yang diasingkan, mereka membandingkan nisbah "primitif" (seperti leluhur yang sama dengan simpanse) maju "(seperti sapiens) kedudukan nukleotida.Semua ujian menunjukkan bahawa tahap pencemaran sampel dengan serpihan DNA moden berada dalam sepersepuluh peratus. Panjang keseluruhan potongan DNA nuklear adalah 5.2 bilion nukleotida, iaitu 1.9 kali panjang keseluruhan genom. Walau bagaimanapun, banyak serpihan diulang, dan mereka tidak meliputi keseluruhan genom (seperti yang berlaku dengan genom Neanderthal).

Perbandingan terperinci mengenai genus Denis dengan genom sapiens, simpanse dan Neanderthal (para penulis menyusun serpihan genom nuklear Neanderthals dari Rusia, Sepanyol dan Jerman, sebagai tambahan kepada genom "utama" Croatian) yang memungkinkan untuk memperjelas silsilah populasi yang dikaji. Ternyata Denisovists adalah lebih dekat dengan Neanderthals berbanding dengan sapiens. Pertama, nenek moyang sapiens dan dua populasi lain dibahagikan, dan sedikit kemudian nenek moyang Denisovan dipisahkan dari nenek moyang Neanderthals. Sudah selepas pemisahan kedua ini, Neanderthals mengalami pengurangan drastik dalam jumlah ("kemacetan"), yang menyebabkan pengurangan yang kuat dalam kepelbagaian genetik penduduk Neanderthal. Oleh itu, Neanderthals terlambat secara genetiknya jauh berbeza daripada manusia moden.Dalam tempoh ini, banyak alel dan mitokondria haplotip telah hilang oleh Neanderthals, termasuk, mungkin, varian DNA mitokondria yang dekat dengan Denisovsky.

Genealogi Denisov, Neanderthal dan Sapiens, berdasarkan perbandingan genom nuklear. 10 individu atas ke bawah: Denisovets, 4 Neanderthal, wakil lima negara moden: San (Bushman), Cina, Papua, Perancis, Yoruba. Gambar dari artikel dibincangkan di Alam

Data yang ada tidak mencukupi untuk memberikan jawapan yang jelas kepada soalan mengapa orang Denisovsky lebih berbeza daripada Neanderthal dan sapiens pada mtDNA daripada pada genom nuklear. Salah satu daripada dua perkara: sama ada varian mtDNA yang berdekatan dengan Denisovsky secara tidak sengaja hilang akibat hanyut dalam populasi Neanderthals dan sapiens, atau gadis dari gua Denisova mendapat mtDNA yang lama sebagai penyebaran episod nenek moyangnya dengan beberapa wakil lain dari manusia – dengan erectus lewat , contohnya, atau dengan Heidelbersi.

Bacaan genom Neanderthal mendedahkan bahawa sejurus selepas pembebasan Afrika, sapiens bersekongkol dengan Neanderthals di Asia Barat.Pada masa akan datang, hibridisasi intensif, nampaknya tidak, tetapi gen Neanderthal mempunyai masa untuk menembusi kolam gen kami dan menyebar ke seluruh Asia dan Eropah semasa penyelesaian sesama sapiens. Oleh itu, 1-4% daripada gen Asia dan Eropah moden berasal dari Neanderthal. Purebred sapiens hanya warga Afrika yang tinggal di selatan Sahara.

Adakah terdapat juga kekurangan darah Denis dalam diri kita? Untuk menjawab soalan ini, penulis menggunakan teknik yang serupa dengan yang sebelum ini dibenarkan untuk menunjukkan kehadiran gen Neanderthal di Asia dan Eropah moden dan ketiadaan mereka di Afrika. Secara khususnya, kedudukan nukleotida dipertimbangkan di mana orang Perancis atau Cina mempunyai satu nukleotida, orang Afrika yang lain, cimpanzi mempunyai salah satu daripada dua pilihan ini, dan orang kuno (Denisovets atau lelaki Neanderthal) yang lain. Untuk jawatan tersebut, genom Neanderthal sama dengan bahasa Perancis, secara purata, 4.6 ± 0.7% lebih kerap daripada genom Yoruba. Ini hanya menunjukkan bahawa orang Perancis mempunyai gen Neanderthal. Walau bagaimanapun, genom Denisov serupa dengan bahasa Perancis hanya 1.8 ± 0.5% lebih kerap daripada dengan Yoruba, dan kira-kira angka yang sama diperolehi untuk kombinasi lain (Perancis dan San, Cina dan Yoruba, Cina dan San).Ini bermakna jika genom Eurasia mengandungi beberapa jenis kekotoran Denisov, maka ia adalah kecil berbanding dengan Neanderthal. Untuk menjelaskan kekotoran Denisov yang kecil ini, ia juga tidak perlu melibatkan hipotesis penyeberangan langsung dari sapiens dengan Denisovs. Gen "Denisov" pada dasarnya boleh diperolehi oleh Eurasian sapiens melalui pengantaraan Neanderthal semasa tempoh hibridisasi yang sama di Asia Minor sekitar 80 ribu tahun yang lalu.

Hasil yang menarik dan tidak dijangka diperoleh apabila penulis membandingkan genom Denis dengan data pada 938 orang moden dari 53 negara yang berbeza dari seluruh dunia. Dalam orang-orang ini, genom lengkap tidak disusun, tetapi hanya keadaan alel 642,690 lokus nukleotida tunggal polimorfik (SNP) telah ditentukan. Data ini cukup untuk mengesan campuran gen Denisov dalam populasi moden Melanesia, termasuk New Guinea. Tiada kotoran lain yang terdapat dalam populasi manusia moden yang lain.

Data baru memungkinkan untuk menjelaskan sumbangan Neanderthal kepada genom Eurasia moden. Genom penduduk di Eurasia, menurut anggaran baru,mengandungi 2.5 ± 0.6% daripada gen neanderthal (yang tidak bercanggah dengan angka yang pernah diterbitkan pada 1-4%), dan genom Melanesia, selain daripada gen Neanderthal, mempunyai lagi 4.8 ± 0.5% daripada gen Denis.

Pembinaan semula kemungkinan sejarah penduduk Neanderthals, Denisovans dan Sapiens. Nenek moyang manusia moden dipisahkan dari nenek moyang sapiens dan Denisovans pada masa ini.tv (antara 270 dan 440 ribu tahun yang lalu). Kemudian Denisovites dipisahkan dari Neanderthal (tD). Kemudian, sebahagian daripada sapiens datang dari Afrika ke Asia Minor (tAfr). Di sini mereka bersekongkol dengan Neanderthals (aliran gen dari Neanderthals kepada nenek moyang kaum Eurasia moden,f1). Tidak lama kemudian, terdapat hibridisasi nenek moyang orang Melanesia moden dengan Denisovans (aliran genf2), tidak menjejaskan baki populasinya. N – saiz penduduk. Gambar dari artikel dibincangkan di Alam

Sebagai tambahan kepada phalanx jari kecil, hampir seluruh gigi molar manusia ditemui di Gua Denisova pada lapisan ke-11 yang sama. Ini sama ada yang kedua, atau bahagian atas molar kiri atas, dan yang paling luar biasa di dalamnya adalah saiznya yang besar. Jika ia adalah molar ketiga (gigi kebijaksanaan), maka ia adalah lebih daripada semua fosil manusia yang diketahui, kecuali H.habilis dan H. rudolfensis. Jika ia adalah molar kedua, maka ia entah bagaimana sesuai dengan pelbagai kebolehubahan. H. erectus. Gigi itu tidak mempunyai ciri-ciri Neanderthal yang spesifik, yang sudah kelihatan dalam nenek moyang Neanderthals yang tinggal di Atapuerca (Sepanyol) antara 350 dan 600 ribu tahun yang lalu.

Penulis berjaya mengasingkan DNA dari gigi dan menyusun genom mitokondria. Ternyata hampir sama dengan falanx jari kecil, tidak mengira sepasang substitusi nukleotida. Gigi itu milik seorang muda, tetapi masih dewasa, phalanx – seorang kanak-kanak, yang bermaksud bahawa penampilan Denisovites di dalam gua di era itu bukan peristiwa yang tidak disengajakan. Nampaknya orang-orang yang tidak diketahui ini sebenarnya tinggal di Gua Denisova. Mungkin, mereka itu, dan bukannya sapiens yang masih tidak dijumpai di sini, yang membuat alat Paleolitik Atas yang kompleks melimpah di lapisan ke-11? (Untuk lebih lanjut mengenai senjata ini, lihat artikel The Man dari Gua Denisov tidak menjadi sapiens atau Neanderthal.) Namun, penulis menunjukkan bahawa artifak dari lapisan ke-11 mungkin berasal dari dua era yang berbeza. Ia tidak dikecualikan bahawa deposit gua tertakluk kepada pencampuran. Dalam kes ini, gigi dan jari kecil mungkin tergolong dalam era yang lebih kuno (kira-kira 50 ribu tahun yang lalu), dan artifak Paleolitik Atas – yang kemudiannya.Jika ya, pengeluar mereka, mungkin, masih sapiens, yang menetap di sini kemudian, tetapi tidak membiarkan gigi atau jari-jari kecil untuk ahli arkeologi. Di sisi lain, Denisovtsy berpuas hati dengan teknologi Paleolitik Tengah (Mousterian).

Mudah-mudahan, penemuan arkeologi baru akan membantu kita mempelajari lebih lanjut tentang saudara-mara Neanderthals yang aneh dengan gigi kuno dan mitokondria, yang meninggalkan tanda yang nyata pada gen gen manusia kemanusiaan moden.

Sumber: David Reich, Richard E. Green, Martin Kircher, Johannes Krause, Nick Patterson, Eric Y. Durand, Bence Viola, Adrian W. Briggs, Udo Stenzel, Philip LF Johnson, Tomislav Maricic, Jeffrey M. Good, Tomas Marques-Bonet, Can Alkan, Qiaomei Fu, Swapan Mallick, Heng Li, Matthias Meyer, Evan E. Eichler, Mark Stoneking, Michael Richards, Sahra Talamo, Michael V. Shunkov, Anatoli P. Derevianko, Jean-Jacques Hublin, Janet Kelso, Montgomery Slatkin, Svante Pääbo. Sejarah genetik kumpulan hominin kuno dari Gua Denisova di Siberia // Alam. 2010. V. 468. P. 1053-1060.

Lihat juga:
1) Lelaki dari gua Denisov bukanlah seorang sapiens dan bukan seorang Neanderthal, "Unsur", 03/27/2010.
2) Genom Neanderthal dibaca: Neanderthal telah meninggalkan tanda dalam gen manusia moden, "Unsur", 05/10/2010.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: