Яндекс.Метрика

Происхождение человека и его эволюция

Происхождение современного человека — это, пожалуй, самый обсуждаемый вопрос в эволюционной биологии за последние несколько десятилетий.

1 - 8
  Происхождение человека: современные люди появились в Африке

Происходящий человек
Эректус, существовавший на Земле еще 200 тысяч лет назад, успел распространиться на обширной территории, включая Африку, Азию и Европу.

Откуда мы взялись?

Наша эволюционная история зафиксирована в нашем геноме. Учёные считают, что современные люди появились в Африке в течение последних 200 000 лет. Считается, что происхождение человека как современных людей произошло от последнего общего предка, известного под названием Homo erectus. Это наш родственник, который ходил прямо, разжигал огонь и охотился... Эректус, существовавший на Земле еще 200 тысяч лет назад, успел распространиться на обширной территории, включая Африку, Азию и Европу. При росте от 140 до 180 сантиметров и весе от 40 до 70 килограмм наши родственники Erectus не только стали хорошими охотниками, но и научились использовать огонь для охоты. Это улучшает социальность и появляется более сложная структура мозга эректусов.

Современный человек (Homo sapiens) в переводе с латыни означает "мудрый человек". Наш вид - единственный сохранившийся вид рода Homo. Однако существует множество споров о том, откуда мы произошли. И, вероятно, мы произошли от нашего самого последнего общего предка - Homo erectus. Это латинское слово означает "человек прямоходящий". Homo erectus –это вымерший вид человека, живший между 1, 9 млн. и 135 тыс. лет назад.

Исторически сложилось так, что для объяснения эволюции человека были предложены две основные модели. Это модель «человек разумный» возникшего в Африке и "мультирегиональная" модель. Наиболее распространённой на сегодняшний день является модель "выходцев из Африки". Она предполагает, что Homo sapiens развился в Африке, а затем мигрировал по всему миру.

«Мультирегиональная» модель, напротив, предполагает, что эволюция Homo sapiens происходила не в одном месте планеты. И в течение длительного периода времени. Различные популяции смешивались и в конечном итоге привели к появлению одного вида Homo sapiens, который мы знаем сегодня.

Современные геномные данные подтверждают, что современные люди мигрировали "из Африки" как единый вид. Однако этот вопрос все ещё находится в стадии активного изучения. Геномы вымерших гоминид неандертальцев и денисовцев демонстрируют некоторую геномную примесь (1-3 %) с европейскими и азиатскими людьми. Такое смешение двух ранее отдельных популяций, известно как "примесь" и приводит к генетическому смешению между популяциями.

2 - 8

Происхождение человека: неандертальцы и денисовцы

Неандерталецчеловек неандертальский (Homo neanderthalensis или Homo sapiens neanderthalensis), — вымерший или, по другой гипотезе, ассимилированный представитель рода людей. Некоторые учёные считают неандертальца подвидом Homo sapiens. Тогда как другие относят к отдельному виду рода Homo, поэтому до сих пор сохраняются оба латинских названия. Возраст останков наиболее ранних неандертальцев (пра-неандертальцев) — около 500 тыс. лет.  Они окончательно сформировались, как вид, около 130—150 тыс. лет назад. Последние неандертальцы жили около 40 тысяч лет назад. Они сосуществовали в Европе с Homo sapiens в течение нескольких тысяч лет. Неандертальцы населяли Европу и Среднюю Азию. Название «неандерталец» происходит от долины Неандерталь в Германии, где был найден череп одного из представителей.

На сегодняшний день доказано, что неандертальцы не являются прямыми предками современных людей. Их последний общий предок ещё точно не установлен, его относят либо к человеку-предшественнику, либо к гейдельбергским людям Африки. Древнейшие останки гейдельбергских людей, мигрировавших в Европу, имеют возраст 0,8 млн лет. Следовательно, около миллиона лет линии неандертальцев и сапиенсов развивались независимо. В более поздний период (135—35 тысяч лет назад), возможно, происходила метисация. Это физическое смешение с последующим появлением генетически смешанного потомства неандертальцев и сапиенсов, появившихся в Европе позже. У современных представителей европеоидной и монголоидной рас около 2 % генов — неандертальские, у негроидов — 0,3 %.

Денисовский человек или денисовец — (Homo sapiens denisova) вымерший подвид людей. Известен по фрагментарному материалу из Денисовой пещеры в Солонешенском районе Алтайского края России. 40 тыс. л. назад ареал денисовцев пересекался по времени и месту с территориями в Азии, где жили неандертальцы и современные люди. Денисовский человек жил в Денисовой пещере от 200 тыс. л. н. до 73 тыс. лет назад. В майской публикации 2019 года доказано, что денисовцы жили также в высокогорном Тибете.

Фрагменты денисовской ДНК были найдены в геномах Homo sapiens из Салхита (Монголия), Тяньюаня (Китай), Янской стоянки (Якутия), стоянки Мальта (Иркутская область). У усть-ишимского человека (Омская область) денисовскую примесь не обнаружили. Денисовская ДНК указывает на то, что метисация (физическое смешение генов) предков этих людей с денисовцами произошла по меньшей мере за 10 тыс. лет до рождения этих сапиенсов. Исследования генома показали, что денисовцы были темнокожие, темноволосые и темноглазые.

3 - 8

Происхождение человека: "Митохондриальная Ева"

Происхождение человека
Митохондриальная ДНК (МТ-ДНК) имеет только материнское происхождение

Генетические исследования, как правило, подтверждают модель "из Африки". Наибольшее генетическое разнообразие людей наблюдается в Африке. На самом деле, генетическое разнообразие в Африке больше, чем во всём мире вместе взятом. Более того, происхождение современной ДНК в митохондриях ("электростанциях" наших клеток) было обнаружено у одной африканской женщины, жившей между 50 000 и 500 000 лет назад. Её прозвали "митохондриальной Евой".

Наш геном - это комбинация ДНК наших родителей. Однако митохондриальная ДНК (МТ-ДНК) имеет только материнское происхождение. Это связано с тем, что женские яйцеклетки содержат большое количество митохондриальной ДНК. Мужские сперматозоиды содержат лишь небольшое количество. Сперматозоиды используют небольшое количество митохондрий, чтобы добраться до яйцеклетки перед оплодотворением. Когда сперматозоид сливается с яйцеклеткой, все митохондрии сперматозоида разрушаются.

Ваша митохондриальная ДНК практически идентична ДНК вашей матери или её матери.

В результате митохондриальная ДНК описывается как матрилинейная (из поколения в поколение сохраняется только материнская сторона). Другими словами, ваша митохондриальная ДНК практически идентична митохондриальной ДНК вашей матери и ее матери. Митохондриальная ДНК широко используется эволюционными биологами, поскольку её легче получить. Но митохондриальная Ева не была первой и единственной женщиной на планете в то время. Она была лишь отправной точкой, от которой развивались все современные человеческие поколения. Биологи - эволюционисты считают, что наиболее вероятной причиной этого является то, что во время жизни Евы произошло эволюционное "узкое место". Узкое место означает внезапное исчезновение большинства видов, возможно, в результате внезапной катастрофы, поставившей их на грань вымирания. Мы можем предположить, что митохондриальная Ева была одной из немногих выживших самок. Это объясняет, почему её "матрилинейная" митохондриальная ДНК передавалась из поколения в поколение.

Аналогично, Y-хромосомная ДНК передаётся только от отца к сыну. Эволюционные филогенетические деревья, включающие всех современных мужчин, также подтверждают модель "выходцев из Африки".

4 - 8

Картирование черепа и миграция из Африки

Картирование – метод, позволяющий получить представление о местонахождении отдельных функций коры головного мозга. Дополнительным доказательством модели "выходцев из Африки" служит размер человеческого черепа. Ученые проанализировали генетику и размер черепа 53 человеческих популяций со всего мира. Они обнаружили, что разнообразие генетического состава уменьшалось по мере удаления популяций от Африки. Предполагается, что это связано с уменьшением численности людей по мере их расселения от первоначальных поселений в Африке. В результате генетическое разнообразие в этих популяциях было меньше. В результате учёные пришли к выводу, что современные люди должны были происходить из одного региона - Африки, а не из разных мест.

Миграция из Африки

Факты свидетельствуют о том, что первая волна людей,  покинувших Африку, не была очень успешной в своём  путешествии. Судя по всему, их численность сократилась до 10  000 человек, а иногда и до полного исчезновения. 

Происхождение человека
Извержение супервулкана Тобана Суматре 70 000 лет назад, возможно, привело к "ядерной зиме".

Извержение супервулкана Тобана Суматре 70 000 лет назад,  возможно, привело к "ядерной зиме". За этим последовал 1000- летний ледниковый период. Такое событие оказало бы огромное  давление на человечество. Люди могли выжить в этих экстремальных условиях, только сотрудничая друг с другом. Это  могло привести к образованию сплочённых семейных групп и  племён. Развились и некоторые современные формы поведения  человека, такие как сотрудничество, с которым мы знакомы  сегодня.

С генетической точки зрения восемь миллиардов человек, живущих сегодня на Земле, мало чем отличаются от Homo sapiens из Африки.

Для справки: 
В середине ноября 2022 года численность населения мира достигла 8 миллиардов человек по сравнению с 2,5 миллиарда в 1950 году, прибавив 1 миллиард человек с 2010 года и 2 миллиарда с 1998 года.

Между 80 000 и 50 000 лет назад из Африки мигрировала другая группа людей. Эти люди, вероятно, были "современными" по внешнему виду и поведению. Они сумели выжить благодаря новым методам сотрудничества и за относительно короткое время распространились по всему миру. Во время миграции они столкнулись с ранними первобытными людьми, которые со временем пришли им на смену.

5 - 8

Были ли гены неандертальцев внедрены в геном современных людей?

Происхождение человека
Ранние исследования митохондриальной ДНК неандертальцев показывают, что их митохондриальная ДНК сильно отличается от ДНК современных людей.

Исчезновение неандертальцев объясняется конкуренцией со стороны современных людей, появившихся в Африке не менее 125 000 лет назад. Останки современных людей, датируемые 10 0000 лет назад, были найдены в Израиле. Это позволяет предположить, что люди Тшуда вымерли в то же время. Скрещивались ли эти два вида? Были ли неандертальские гены внедрены в геном современных людей?

Ранние исследования митохондриальной ДНК неандертальцев показывают, что их митохондриальная ДНК сильно отличается от ДНК современных людей. Это говорит о том, что Homo neanderthalensis и Homo sapiens не скрещивались между собой.

Расшифровка генома неандертальца

В 2010 году немецкие и американские учёные секвенировали ДНК (определение последовательности участков генов) всего генома неандертальца. Они также выделили ещё одну группу древних людей – денисовцев. Они так назывались в честь сибирской пещеры, где был найден окаменелый палец, из которого была извлечена ДНК. В 2013 году они получили более точную последовательность генома неандертальца. И тогда была получена последовательность генома человека.

Последовательность генома позволила предположить, что ранние люди, жившие за пределами Африки, скрещивались со своими ныне вымершими древними родственниками.

ДНК может оставаться в костях животных после их смерти. Со временем в кости проникает ДНК различных микроорганизмов, попавших в скелет. В результате ДНК становится загрязнённой микробной ДНК. Поэтому учёные должны убедиться в том, что они занимаются секвенированием (изучение последовательностей генов) только генома неандертальца и удаляют материал ДНК, оставленный этими микроорганизмами. В том числе материал ДНК, полученный в результате загрязнения со временными людьми, работающими с этими костями. Последовательности геномов позволяют предположить, что ранние современные люди, за исключением людей африканского происхождения, скрещивались со своими ныне вымершими родственниками древнего человека вдоль береговой линии и через горы.

6 - 8
Что такое секвенирование?

Секвенирование – определение последовательности участков генов. Размеры секвенируемых участков ДНК обычно не превышают 100 пар нуклеотидов (next-generation sequencing) и 1000 пар нуклеотидов при секвенировании по Сенгеру. В результате секвенирования перекрывающихся участков ДНК получают последовательности участков генов, целых генов, тотальной мРНК или полных геномов организмов.

Происхождение человекаСкрещивание, как правило, негативно сказывается на генетическойПроисхождение человека
пригодности вида, поскольку снижает разнообразие популяций и повышает восприимчивость к болезням и заболеваниям.

Анализ генома неандертальцев показал, что кости пальцев ног были женскими, поскольку имели две Х-хромосомы. Дальнейший анализ показал, что последовательности каждой пары хромосом были похожи. Это позволило предположить, что её родители были близкими родственниками, возможно, дядей и племянницей. Инбридинг, как правило, негативно сказывается на генетическом состоянии вида. Это связано с тем, что инбридинг снижает разнообразие популяции и повышает восприимчивость к болезням и заболеваниям. Считается, что именно это снижение генетической изменчивости стало причиной вымирания неандертальцев.

7 - 8
Что такое инбридинг?

Инбридинг (англ. inbreeding от in «внутри» + breeding «разведение») — форма скрещивания близкородственных форм в пределах одной популяции организмов (животных или растений).

Термин «инбридинг» обычно используется в отношении животных. Этот термин также используется при описании результата близкородственных браков среди аристократических семей.

Инбридинг — популярная система спаривания родственных особей. Выведенное потомство имеет высокий уровень гомозиготности, низкий размах изменчивости признаков и сниженную жизнеспособность. 

Если сравнивать геном человека и геном неандертальца, то человеческие геномы более похожи друг на друга, чем геном неандертальца. Части ДНК неандертальцев похожи на ДНК людей европейского и азиатского происхождения, в то время как ДНК африканцев такого сходства не обнаруживает. Это позволяет предположить, что современные люди сформировались в Африке и распространились в Азию и Европу, где жили неандертальцы. Затем в этих регионах произошло скрещивание между неандертальцами и ранними Homo sapiens. Исследование 2012 года предполагает, что это скрещивание, вероятно, произошло между 37 000 и 85 000 лет назад. Предполагается, что доля неандертальской ДНК в людях за пределами Африки составляет от 1, 5 до 2.1 %.

8 - 8
Из прошлого в будущее

Происхождение человека
Учёные обнаружили у современных людей девять неандертальских генов

Сегодня многие из нас унаследовали небольшое количество ДНК от наших древних предков – неандертальцев и денисовцев. Эта общая ДНК может определять нашу восприимчивость к современным заболеваниям и адаптацию к новым условиям окружающей среды и климата.

Учёные обнаружили у современных людей девять неандертальских генов, которые, как известно, связаны с восприимчивостью к таким заболеваниям, как диабет второго типа, волчанка и болезнь Крона.

Также было показано, что на адаптацию тибетцев к высокогорью могли повлиять древние последовательности ДНК денисовцев в участках ДНК, связанных с уровнем гемоглобина на больших высотах. В настоящее время проводятся дополнительные исследования для дальнейшего изучения этих ассоциаций.

Настоящая статья с некоторыми изменениями и дополнениями опубликована на сайте по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 CC-BY

Можете ознакомиться со статьёй: Загадочная история Антарктиды

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *