Американские генетики выяснили причины появления так называемых «неандертальских пустынь» — участков X-хромосомы в человеческом геноме, где отсутствуют следы скрещивания с неандертальцами. Исследование древней ДНК показало, что этот феномен обусловлен не естественным отбором или биологической несовместимостью видов, а выраженным перекосом в выборе партнёров. На протяжении многих поколений неандертальские мужчины чаще вступали в союзы с женщинами Homo sapiens, в то время как гибридные мужчины редко оставляли потомство.

Особенности распределения неандертальской ДНК

У всех современных людей неафриканского происхождения в геноме присутствует примесь неандертальской ДНК, распределённая по аутосомам. Однако на X-хромосоме неандертальские гены практически не встречаются. Существуют различные объяснения этого явления: возможно, эволюция устраняла смешанные X-хромосомы из-за вредных мутаций, либо гибридное потомство было бесплодным.

Анализ древней ДНК

В рамках исследования был изучен геном неандертальской женщины с Алтая, жившей около 122 тысяч лет назад. Известно, что её предки скрещивались с ранними Homo sapiens, получив часть их генов. Учёные исходили из предположения, что если отбор всегда очищает X-хромосому от чужеродной ДНК, то и в неандертальском геноме не должно быть следов генов сапиенсов на этой хромосоме.

Сравнив геном неандертальки с образцами 73 современных африканских женщин из изолированных племён, чьи предки не контактировали с неандертальцами, исследователи определили долю человеческой ДНК на аутосомах и X-хромосомах древней женщины. Затем были проведены компьютерные симуляции для выяснения, какие сценарии миграции и скрещивания могли привести к полученным результатам.

Результаты моделирования

На X-хромосоме неандертальки оказалось в 1,62 раза больше сапиентной ДНК, чем на аутосомах. Естественный отбор не устранил эти последовательности, позволив им накопиться. При этом участки ДНК Homo sapiens располагались преимущественно вне функциональных зон, что исключает их сохранение из-за эволюционной пользы.

Моделирование показало, что обычные демографические процессы не способны создать такой перекос. Женщины передают детям две X-хромосомы, мужчины — одну. Если бы к неандертальцам мигрировали только женщины-сапиенсы, доля чужеродной ДНК на X-хромосоме могла бы вырасти, но математический предел этого роста составил бы соотношение 1,33 (или 4:3).

Для объяснения реального показателя 1,62 в модель был введён строгий социальный фильтр. Предполагается, что мужчины с преобладающими неандертальскими признаками из поколения в поколение выбирали чистокровных или гибридных женщин-сапиенсов, а пары с участием гибридных мужчин образовывались значительно реже. В результате снижался их репродуктивный успех, и сапиентные аутосомы, передаваемые сыновьями, постепенно исчезали из генофонда, а X-хромосомы сапиенсов закреплялись в неандертальской популяции по женской линии.

Выводы

Исследователи пришли к выводу, что подобная модель поведения объясняет появление «неандертальских пустынь» и в геноме современных людей. Поскольку в более поздние эпохи союзы также строились по принципу «мужчина-неандерталец и женщина-сапиенс», неандертальские X-хромосомы всегда попадали в генофонд современных людей в меньшем количестве. Причины этих сдвигов пока неизвестны.

Работа демонстрирует, что состав человеческого генома определялся не только биологическими законами, но и сложным социальным поведением древних людей, чьи брачные традиции и предпочтения сохранялись на протяжении десятков тысяч лет.