Y-хромосома неандертальца была заменена после спаривания с Homo sapiens

Новое исследование установило, что мужчины Homo sapiens по сути выхолостили мужчин неандертальцев, когда спаривались с женщинами-неандертальцами более 100000 лет назад. Эти союзы заставили современные Y-хромосомы проникнуть в будущие поколения неандертальских мальчиков, в конечном итоге заменив Y-хромосому неандертальца на Y-хромосому человека разумного.

Новое открытие может решить давнюю загадку, почему исследователи не смогли найти Y-хромосому неандертальца. Частично проблема заключалась в нехватке ДНК мужчин: из дюжины неандертальцев, чья ДНК до сих пор секвенирована, большинство принадлежит женщинам., поскольку ДНК в окаменелостях мужского пола неандертальцев плохо сохранилась или была загрязнена бактериями . «Мы начали задаваться вопросом, есть ли вообще неандертальцы мужского пола», - говорит Джанет Келсо, биолог из Института эволюционной антропологии Макса Планка.

Но, совершив технический прорыв, аспирант Макса Планка Мартин Петр разработал набор зондов, которые использовали последовательность ДНК из небольших фрагментов Y-хромосом современных мужчин, чтобы «выловить» и связываться с ДНК из Y-хромосом архаичных мужчин. Новый метод работает, потому что хромосомы неандертальца и современного человека в основном похожи; ДНК-зонды также образуют несколько различающихся пар оснований.

Исследователи исследовали фрагментарные Y-хромосомы трех неандертальцев из Бельгии, Испании и России, живших от 38000 до 53000 лет назад, и двух денисовцев мужского пола, близких родственников неандертальцев, которые жили в Денисовой пещере в Сибири от 46000 до 130 000 назад. Когда исследователи секвенировали ДНК, они получили сюрприз: неандертальская Y-хромосома «больше была похожа на современных людей, чем на денисовцев», - говорит Келсо.

Это было «загадкой», - говорит Петр, поскольку более ранние исследования показали, что остальная часть ядерного генома неандертальца ближе к денисовцам. 

Ученые предполагают, что две группы отделились от современного человека около 600 000 лет назад. Но появление необычной Y-хромосомы происходит параллельно с другим генетическим переворотом: останки неандертальцев, датируемые периодом от 38000 до 100000 лет назад, содержат унаследованную от матери митохондриальную ДНК (мтДНК) современной женщины вместо древней неандертальской мтДНК, обнаруженной в более ранних окаменелостях. 

В этом случае ранняя женщина Homo sapiens, вероятно, скрещивалась с мужчиной-неандертальцем более 220 000 лет назад, и их потомки несли современную мтДНК. Лучший сценарий , чтобы объяснить это, предположить, что ранние современные человеческие мужчины спаривались с женщинами неандертальцев более чем 100 000 , но менее чем 370000 лет назад.

Их сыновья несли бы современную человеческую Y-хромосому, которая передается по отцовской линии . Современные Y-хромосомы мужчин затем быстро распространились через свое потомство в небольшие популяции неандертальцев в Европе и Азии, заменив неандертальскую мужскую Y-хромосому, сообщают исследователи в журнале Science. 

Интересно, что современные люди не были предками сегодняшних Homo sapiens, но, вероятно, были частью популяции, которая мигрировала из Африки, а затем вымерла. Следы ДНК неандертальцев у живых людей были унаследованы от отдельного события смешивания между 50 000 и 70 000 лет назад.

Исследователи не знают почему произошла эта замена. 

Между тем, исследование показывает, что смешение современных людей и неандертальцев было «определяющей вехой в истории гомининов», - говорит генетик Джош Эйки из Принстонского университета. 

Это событие не только дало современным людям ДНК неандертальцев, но также фундаментально изменило самих неандертальцев.