Το DNA δείχνει ότι κορίτσι είχε έναν Neanderthal και έναν Denisovan γονέα

DNA

 

Το κορίτσι είναι η απόγονος της πρώτης γενιάς ενός ζευγαριού ανάμεσα σε δύο τύπους αρχαϊκών ανθρώπων.

Το DNA από ένα μόνο σπήλαιο στη Σιβηρία αποκάλυψε ότι είχε καταληφθεί από δύο αρχαϊκές ομάδες ανθρώπων που είχαν «συνωμοτήσει» με τους νεοαφιχθέντες σύγχρονους ανθρώπους. Αυτό περιελάμβανε τόσο τους Neanderthal, τους οποίους γνωρίζαμε προηγουμένως, όσο και τους Ντενιζοβάνους, που δεν γνωρίζαμε ούτε καν ότι υπήρχαν και δεν γνωρίζουμε ακόμα τίποτε άλλο από τις ακολουθίες DNA τους. Το DNA αποκάλυψε επίσης ότι ένας από τους Denisovans είχε έναν πρόγονο του Neanderthal μερικές εκατοντάδες γενιές πίσω στο παρελθόν του.

Αλλά σχεδόν σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, η καταγωγή φαίνεται να προέρχεται από μία μόνο ανταλλαγή χρωμοσωμάτων από πολλές γενιές πριν. Υπήρχαν ελάχιστες ενδείξεις ότι η διασταύρωση ήταν συχνή.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΑ

Τώρα, το ίδιο σπήλαιο έδωσε ένα τεμάχιο οστού που δείχνει ότι η διασταύρωση μπορεί να ήταν κοινή. Η αλληλουχία του DNA αποκάλυψε ότι ο αρχικός ιδιοκτήτης του θραύσματος των οστών είχε μια μητέρα που ήταν Neanderthal και έναν πατέρα, ο οποίος ήταν Denisovan. Το γεγονός ότι έχουμε τόσο λίγα δείγματα DNA από αυτή την εποχή και ότι το ένα είναι το άμεσο προϊόν διαμελισμού, μας δίνει έναν ισχυρό υπαινιγμό ότι πρέπει να αναμένουμε περισσότερα παραδείγματα στο μέλλον.

 

Τι είναι αυτό;

Το σπήλαιο της Denisova βρίσκεται μέσα στη Ρωσία κοντά στα σύνορά της με την Κίνα, το Καζακστάν και τη Μογγολία. Φαίνεται ότι έχουν συνθήκες που ευνοούν τη διατήρηση του αρχαίου DNA, καθώς τα οστά από την περιοχή έχουν δώσει γονιδιώματα υψηλής ποιότητας τόσο από τους Neanderthal όσο και από τους Denisovans. Δεν φαίνεται να έχει ευνοήσει τη συντήρηση των ίδιων των σκελετών, καθώς το μεγαλύτερο μέρος του υλικού είναι αποσπασματικό, όλα όσα γνωρίζουμε για την εμφάνιση των Denisovans προέρχονται από μοριακό και μικρό δάκτυλο, αν και η χρονολόγηση δείχνει ότι κατέλαβαν τη σπηλιά περισσότερο από 30.000 χρόνια μετά τον Neanderthal.

Λόγω της αποσπασματικής φύσης πολλών από τα οστά, η ομάδα που εξερευνούσε τη σπηλιά έμενε αργά μέσα από αυτά, καθορίζοντας ποιες είναι ανθρώπινες εξετάζοντας το κολλαγόνο που περιλαμβάνει μεγάλο μέρος του οστού. Μια ταυτότητα του ανθρώπου, τους έκανε να επικεντρωθούν περισσότερο σε ένα θραύσμα που ονομάζεται Denisova 11, το οποίο προέρχεται από ένα μακρύ οστό (όπως ένα χέρι ή πόδι) ενός ατόμου που ήταν τουλάχιστον στην εφηβεία του. Πέρα από αυτό, δεν υπήρχε τίποτα ούτε αρκετά διακριτικό ώστε να προσδιορίζεται από ποιο μέρος του σώματος προέρχεται το θραύσμα και μάλιστα σε ποια ομάδα ανθρώπων ανήκε ο ιδιοκτήτης του, αν και η χρονολόγηση του άνθρακα το τοποθετούσε σε μια εποχή κατά την οποία οι Denisovans ήταν γνωστό ότι καταλάμβαναν τη σπηλιά.

Για να μάθουν περισσότερα, οι ερευνητές απέστειλαν το μιτοχονδριακό DNA του. Δεδομένου ότι αυτό μεταφέρεται μόνο μέσω του αυγού, αυτό λέει για τη μητέρα ενός οργανισμού. Σε αυτήν την περίπτωση το μιτοχονδριακό DNA ήταν σαφώς Neanderthal, κάτι που ήταν κάπως περίεργο, δεδομένης της ημερομηνίας στο οστό. Εν πάση περιπτώσει, αυτό ήταν αρκετό για τους ερευνητές να αποφασίσουν να ακολουθήσουν το γονιδίωμα της Denisova 11. Ολοκληρώθηκε έτσι ώστε η μέση βάση να αλληλουχηθεί κατά 2.6 φορές, πράγμα που σημαίνει ότι εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά κενά και αβεβαιότητες στο γονιδίωμα. Ακόμα, αρκεί να εκτελεστούν ορισμένες λεπτομερείς αναλύσεις.

Το πρώτο πράγμα που ήταν ξεκάθαρο ήταν ότι η Denisova 11 ήταν αυτή. Οι αλληλουχίες χρωμοσωμάτων Χ εμφανίστηκαν τόσο συχνά όσο και από κάποιο άλλο χρωμόσωμα, υποδηλώνοντας ότι είχε ένα ζευγάρι από αυτά. Το άλλο ήταν ότι οι τεχνικές ανασκαφής των ερευνητών ήταν πολύ καλές, καθώς η μόλυνση με το DNA από εκείνους που πραγματοποίησαν την ανασκαφή δεν μπορούσε να αντιστοιχεί σε περισσότερο από το 1,7% των συνολικών ακολουθιών. Πέρα από αυτό, τα περισσότερα από τα αποτελέσματα ήταν απροσδόκητα.

Ίσα μέρη

Επειδή έχουμε τώρα αρκετά γονιδιώματα Neanderthal και Denisovan, έχουμε κάποια αίσθηση του πώς διαφέρουν σταθερά μεταξύ τους και από τα γονιδιώματα των σύγχρονων ανθρώπων. Η εκτέλεση της Denisova 11, μέσω μιας ανάλυσης αυτών των διαφορών, έδειξε ότι ήταν σχεδόν ένας συνδυασμός. Αντί να είστε ως επί το πλείστον Neanderthal, όπως θα περιμένατε από το μιτοχονδριακό DNA, μόνο το 39% των θραυσμάτων του DNA ήταν σαφώς Neanderthal. Ένα άλλο 42% αντίθετα, ήταν Denisovan, που σημαίνει ότι ήταν σχεδόν ένας συνδυασμός των δύο ομάδων αρχαϊκών ανθρώπων.

Οι ερευνητές έλεγξαν άλλα δείγματα που αλληλοκαθορίστηκαν ταυτόχρονα για σημάδια μόλυνσης και εξέτασαν επίσης εάν υπάρχει πιθανότητα σφάλματος λογισμικού, αλλά τα αποτελέσματα παραμένουν. Υπάρχουν δύο τρόποι για να το εξηγήσουμε αυτό. Το ένα είναι ότι ένα άμεσο προϊόν ενός ζευγαρώματος μεταξύ αυτών των δύο διαφορετικών ανθρώπων. Η δεύτερη είναι ότι είναι μέρος ενός πληθυσμού υβριδίων, όπου οι γονείς της έφεραν και μείγματα DNA του Neanderthal και του Denisovan.

Για να καταλάβουμε τι συνέβαινε, οι ερευνητές εξέτασαν κάθε μεμονωμένη τοποθεσία όπου διαφέρουν οι Neanderthals και οι Denisovans. Εάν η Denisova 11 ήταν το προϊόν ενός μικτού πληθυσμού, θα περίμενε κανείς ότι ένας δίκαιος αριθμός από αυτούς τους ιστούς θα είναι είτε όλος ο Neanderthal είτε όλος ο Denisovan, αφού τα γονιδιώματα πρέπει να είναι αρκετά τυχαία αναμειγμένα. Εάν ήταν το άμεσο προϊόν ενός ζευγαρώματος μεταξύ ατόμων από διακριτές ομάδες, θα περίμενε κανείς ότι πολλοί από αυτούς τους ιστούς θα έχουν μία έκδοση Neanderthal και μία Denisovan. (Δεν θα περίμεναν να είναι όλοι έτσι, γιατί δεν γνωρίζουνε την πλήρη ποικιλία είτε των Neanderthals, είτε των Denisovans σε αυτό το σημείο.)

Τα αποτελέσματα σαφώς ευνόησαν ότι ήταν ένα μείγμα 50-50. «Καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η Denisova 11 δεν προέρχεται από έναν πληθυσμό που φέρει ίσες αναλογίες από την προέλευση του Neanderthal και του Denisovan», καταλήγουν οι ερευνητές. «Αντίθετα, ήταν η απόγονος μιας μητέρας του Neanderthal, που συνέβαλε στο [μιτοχονδριακό] DNA της και έναν πατέρα του Denisovan». Οι διαφορές επίσης διαδόθηκαν ομοιόμορφα σε όλο το γονιδίωμά της, όπως θα περίμενε κανείς εάν κάθε μισό ζεύγος χρωμοσωμάτων προερχόταν από διαφορετική ομάδα προγόνων.

Μια λεπτομερέστερη ματιά στις καταβολές της έδειξε ότι υπήρχαν τουλάχιστον πέντε μικρές περιοχές όπου και τα δύο χρωμοσώματα φαίνεται ότι είχαν μια προέλευση του Neanderthal, υποδηλώνοντας ότι ο πατέρας της Denisova 11 προερχόταν από έναν πληθυσμό που είχε ήδη ενοχληθεί με τους Neanderthal στο μακρινό παρελθόν. Και η μητέρα της φαίνεται να είναι πιο στενά συνδεδεμένη με έναν σκελετό του Neanderthal που βρέθηκε στην Κροατία, παρά έναν απόγονο των Neanderthal που κατέλαβαν την ίδια σπηλιά με δεκάδες χιλιάδες χρόνια νωρίτερα.

 

Ανάμιξη αλλά ακόμα διακριτό είδος

Οι συγγραφείς υποστηρίζουν ότι, παρά τις ενδείξεις που απομένουν στα σύγχρονα γονιδιώματα, η Denisova 11 υποδηλώνει έντονα ότι η διασταύρωση είναι συχνή όταν δύο διαφορετικές ομάδες αλληλεπικαλύπτονται. Εξάλλου, δεν έχουμε πολλά γονιδιώματα από τους αρχαίους ανθρώπους και έχουμε βρει ήδη ένα αυτό που είναι το άμεσο προϊόν της διασταύρωσης μεταξύ δύο ομάδων.

Γιατί λοιπόν υπάρχει η διαφορά ανάμεσα σε αυτή την προσδοκία και σε αυτό που έχουμε δει σε άλλα γονιδιώματα, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι δύο ομάδες φαίνονται να είναι σε μεγάλο βαθμό διαφορετικές γενεαλογικές οικογένειες; Γιατί, δεν γνωρίζουμε πραγματικά πόσο συχνά οι διαφορετικοί πληθυσμοί αλληλεπικαλύπτονται. Έπειτα, με βάση το πού οι σύγχρονοι πληθυσμοί έχουν υψηλότερα επίπεδα Denisovan DNA, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι Denisovans κατοικούσαν στην Ανατολική Ασία, αλλά οι λεπτομέρειες για το πού και πότε δεν είναι γνωστές. Η πλήρης έκταση της περιοχής των Neanderthal  είναι επίσης περιορισμένη.

Όλα αυτά σημαίνουν ότι η διασταύρωση θα μπορούσε να περιοριστεί από το γεγονός ότι οι πληθυσμοί απλά δεν συναντώνται συχνά. «Αυτό, όπως και η ενδεχομένως μειωμένη φυσική κατάσταση ατόμων με μικτή καταγωγή, μπορεί να εξηγήσει γιατί οι  Neanderthals και οι Denisovans παρέμειναν γενετικά διακριτοί», καταλήγουν οι ερευνητές.

Αντίθετα, οι σύγχρονοι άνθρωποι φαίνεται να έχουν εκτοπίσει τα αρχαϊκά γονίδια αρκετά γρήγορα, υποδεικνύοντας ότι υπήρχε ένα περιορισμένο χρονικό παράθυρο στο οποίο θα μπορούσε να γίνει διασταύρωση. Ακόμα, τα σαφή σημάδια της διασταύρωσης και της προφανούς προθυμίας να ζήσουν μαζί μπορεί να υποδηλώνουν ότι οι σύγχρονοι άνθρωποι απορρόφησαν νωρίτερα τους πληθυσμούς αντί να τις εκτοπίσουν εντελώς.

Αλλά υπάρχει επίσης ένα μικρό μέρος στη μελέτη που υποδηλώνει ότι αυτή δεν θα είναι η τελευταία φορά που το σπήλαιο Denisovan ξεσηκώνει την κατανόησή μας για την καταγωγή μας. Οι μόνοι σκελετοί που αναφέρθηκαν στη μελέτη είναι η Denisova 3 και η Denisova 11, αλλά το χαρτί σημειώνει ότι υπήρχαν «πάνω από 2.000 μη διαγνωσμένα θραύσματα οστών που ανασκάφηκαν στο σπήλαιο της Denisova». Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν πιθανώς πολύ περισσότερες πιθανές πηγές DNA που δεν έχουμε ακόμη εξετάσει.

Επιστημονικό Άρθρο:

Viviane Slon, Fabrizio Mafessoni, Benjamin Vernot, Cesare de Filippo, Steffi Grote, Bence Viola, Mateja Hajdinjak, Stéphane Peyrégne, Sarah Nagel, Samantha Brown, Katerina Douka, Tom Higham, Maxim B. Kozlikin, Michael V. Shunkov, Anatoly P. Derevianko, Janet Kelso, Matthias Meyer, Kay Prüfer & Svante PääboThe genome of the offspring of a Neanderthal mother and a Denisovan fatherNature volume 561, pages113–116 (2018).


Λίγα λόγια για τον συντάκτη

Δημοσθένης Γκερλιώτης

Σπούδασα Ιστορία και Φιλοσοφία της Επιστήμης (Ε.Κ.Π.Α.) με μεταπτυχιακή ειδίκευση στις σπουδές Επιστήμης και Τεχνολογίας, τα ενδιαφέροντα μου είναι οι Βιοεπιστήμες, η Βιοτεχνολογία και ζητήματα πολιτικής και δικαίου σε σχέση με την Τεχνολογία.

Εβδομαδιαία ενημέρωση απο το maxmag στο email σου

Η ενημέρωση σου, για όλα τα θέματα, επί παντός επιστητού, είναι προτεραιότητα για μας στο MAXMAG. Αυτός είναι κ ο λόγος, για τον οποίο κάθε εβδομάδα οι συντάκτες μας θα επιλέγουν τα 15 σημαντικότερα άρθρα, από όλες τις στήλες του περιοδικού και θα φροντίζουμε να τα λαμβάνεις απευθείας στο email σου. Όλες οι σημαντικές ειδήσεις θα σε περιμένουν να τις ανοίξεις. Το μόνο που χρειάζεται να κάνεις είναι μια εγγραφή στο Newsletter μας. Τι περιμένεις λοιπόν;