Neandertalci. Koliko jih je bilo? Arheologi in genetiki dajejo različne odgovore. Nove raziskave bi jim morale pomagati, da dosežejo soglasje in osvetlijo pozabljeno zgodovino teh starodavnih ljudi. Vključno z dokaj zgodnjim izumrtjem. Leta 1856, tri leta pred objavo knjige Darsa Darwina O izvoru vrst, je skupina rudarjev odkrila človeške fosile v apnenčasti jami v dolini Neander na severu Nemčije - pozneje imenovana neandertal 1, kar je prva indikacija druge arhaične človeške vrste. Od takrat smo poskušali čim bolj razumeti naše skrivnostne prednike. Da bi to naredili, so strokovnjaki zbrali dve glavni dokazi: na stotine najdenih kosti in kamnitih orodij, raztresenih od Španije in Anglije do Altajskega gorovja, ter zelo nedavnih podatkov in zaključkov iz statističnih modelov.
Vendar so ti pristopi uprizorili presenetljivo različne slike, kako naj bi izgledale neandertalske populacije. Arheološki dokazi kažejo, da je približno 150.000 posameznikov pokrivalo Evropo in Azijo, živelo v majhnih skupinah od 15 do 25 posameznikov, njihovo skupno število pa se je močno spreminjalo s podnebnimi spremembami (vključno s hudo ledeno dobo), ki so se dogajale v intervalu pol milijona let - do izumrtja neandertalcev pred 40.000 leti.
Genetsko zaporedje pove drugačno zgodbo. Nekatere ocene, ki temeljijo na genu, opredeljujejo populacijo neandertalcev zgolj 1000; drugi določajo največ nekaj tisoč. Obstaja več hipotez, ki bi lahko razložile takšne rezultate: ali populacija je bila res tako majhna, tudi na vrhuncu, ali pa je bila večja, vendar se je sčasoma zmanjšala. Vsekakor so bili neandertalci vedno v zatonu; zdelo se je, da je bilo njihovo izginotje že od samega začetka napovedano.
"Dejstvo, da se ti dve oceni ne ujemata, je težava, ki jo je treba še obravnavati," pravi John Hawkes, paleoantropolog z univerze Wisconsin-Madison.
Zdaj pa so raziskovalci na čelu z Alanom Rogersom, antropologom in populacijsko genetiko z univerze v Utahu, predlagali nov genetski model, ki bi lahko pomiril te razlike. Verjame, da so bili neandertalci veliko številčnejši, kot so pokazale prejšnje genetske študije, in jih spravlja pod očitne artefakte in fosile, ki to podpirajo. Prav tako zapolnjuje evolucijsko zgodovino neandertalcev iz časa, ko so se prvič odcepili od naših prednikov v Afriki in ko so se začeli srečevati s sodobnimi ljudmi. V marsičem so bili neandertalci veliko bolj uspešni kot vrsta - in veliko bolj podobni nam - kot smo včasih mislili.
V nasprotju s soglasjem
V populacijski genetiki učinkovita velikost populacije ni neposredno merilo celotnega števila ljudi, ki so živeli v določenem času. Gre za merilo genske raznolikosti. Strokovnjaki skenirajo DNK posameznikov skozi zgodovino in iščejo razlike v zaporedju DNK med dvema kopijama njegovega genoma. V bistvu ocenjujejo, koliko generacij rojenih bratov loči materino kopijo gena od očetove kopije. Če je populacija majhna, pričakujejo, da bodo našli skupnega prednika dovolj hitro; če je velik, potrebuje več časa. "Neverjetno je, koliko informacij se lahko naučimo od posameznika," pravi Rogers.
Promocijski video:
Znanstveniki že dolgo opažajo, da so neandertalci imeli nizko raven genske raznolikosti. Pri sodobnih Afričanih je približno 11 od vsakih 10.000 nukleotidov heterozigotov, to je, da se razlikujejo med dvema kopijama kromosoma. Pri neafričanih to vedenje izkaže le 8 od vsakih 10.000. Ta številka pada na 2 od 10.000 za neandertalce in Denisovance, ki jih je znanost ugotovila šele v zadnjem desetletju. "Teorija populacijske genetike nam pravi, da mora to pomeniti majhno velikost populacije" pri teh arhaičnih ljudeh, pravi Montgomery Slatkin, biolog na kalifornijski univerzi Berkeley, ki ga Rogersove ugotovitve niso prepričale. To pomeni, da je populacija ciljala na število 2000-3000 posameznikov.
"Toda če bi bilo na svetu res samo 1.000 neandertalcev," pravi Rogers, "je težko verjeti, da so pustili tako bogat zapis o fosilih."
Vendar se Rogers in njegovi sodelavci obračajo na genetske dokaze, ki trdijo, da je bilo več neandertalcev, več deset tisoč. Delo znanstvenikov je bilo prejšnji mesec objavljeno v Zborniku Nacionalne akademije znanosti.
Ključ do te nove ugotovitve je v domnevi raziskovalcev, da so neandertalci imeli veliko bolj raznolik genski bazen, vendar da so bili razdeljeni na majhne, izolirane inbredne skupine gensko podobnih posameznikov. Takšna razdrobljenost bi izkrivila prejšnje genetske ugotovitve: pretekle ocene bi kazale na lokalno prebivalstvo in njihovo regionalno zgodovino, kar bi pustilo širšo sliko.
Rogers se je odločil nadoknaditi to vrzel s prilagoditvijo in razširitvijo modela mešanja prebivalstva, ki so ga uporabili drugi raziskovalci. Namesto da bi analizirali genom ene osebe, je s svojo ekipo primerjal genetske različice, ki so običajne sodobnim Afričanom, sodobnim Evroazijcem, neandertalcem in Denisovancem. Zgodnja različica tega modela je bila razvita za oceno, kako močno se križajo sodobni ljudje in neandertalci. Rogersova glavna inovacija je bila, da bi tej mešanici dodali Denisovane in znatno povečali seznam možnih kombinacij in prepletanja prebivalstva. Pomagal mu je odgovoriti na vprašanja, ki presegajo križanje o velikosti prebivalstva in drugih vprašanjih.
Povečanje genske raznolikosti, ki so ga ugotovili Rogers in sodelavci, ustreza približno desetkratnemu povečanju učinkovitega števila prebivalstva. Čeprav ni mogoče vedeti, koliko novih neandertalcev lahko izpade iz te številke, bo treba ocene fosilov resno pregledati.
"Študija zagotavlja DNK dokaze za to, kar smo videli v arheoloških zapisih," pravi Joshua Aki, evolucijski biolog z univerze Princeton.
Iz Afrike - dvakrat
Znanstveniki so s sodelovanjem z genetskimi sekvencami in njihovim revidiranim modelom dobili nov vpogled v to, kako so neandertalci, Denisovani in sodobni ljudje periodično rasli, se krčili, cepili in združevali skozi zgodovino. "Želimo zgraditi dobro družinsko drevo, da bomo lahko povedali natančne zgodbe o povezanosti obeh skupin," pravi Stephen Churchill, antropolog z univerze Duke. "Toda jasno je, da je ta odnos veliko bolj zapleten."
Pred približno 750.000 leti, je dejal Rogers, so predhodniki neandertalcev in Denisovcev prednike sodobnih ljudi v Afriki pustili, da so se preselili na ogromno ozemlje Evrazije. Samo to jih je skoraj uničilo; genetski dokazi kažejo, da je populacija prestala hude preizkušnje, ki jih raziskave predhodno niso ugotovile. Karkoli je povzročilo to katastrofo, so jo starodavni preživeli in se le nekaj tisoč let pozneje - pred 744.000 leti - razdelili na dve ločeni rodovi, neandertalci in Denisovani. Prvi so se nato razdelili na manjše regionalne skupine, ki so očarale Rogersa.
Datiranje tega razkola med neandertalci in Denisovani je samo po sebi presenetljivo, saj so prejšnje študije zapisale pozneje: v študiji leta 2016 je bil denimo razkol opredeljen kot dogodek, ki se je zgodil pred 450.000 leti. Zgodnja ločitev pomeni, da moramo najti še več fosilov iz obeh skupin. Morali boste tudi pregledati že najdene fosile. Vzemimo za primer kosti možganov hominida vrste Homo heidelbergensis, ki je živel v Evropi in Aziji pred približno 600.000 leti. Paleoantropologi se ne morejo strinjati s tem, kako se navezuje na druge skupine ljudi; nekateri verjamejo, da so bili predniki tako sodobnih ljudi kot neandertalcev, drugi, da so ne-starodavne vrste nadomestili neandertalci, ki so gostovali po Evropi.
Rogersove ugotovitve kažejo, da je bil H. heidelbergensis gotovo zgodnji neandertalec. "Čas ločitve smo postavili tako zgodaj, da mora biti evropski hominid pred 600.000 leti skoraj zagotovo neandertalski," vsaj genetsko pravi, "pravi," četudi sploh ni bil videti neandertalca."
Kakor koli že, ta nova rekonstrukcija zapletene zgodnje zgodovine neandertalcev je zelo podobna tistemu, kar smo izvedeli o anatomsko moderni človeški populaciji, ki se je najprej razširila po Evropi in Aziji. Pred približno 50.000 leti so se Evrazijci odcepili od Afričanov, šli skozi težko obdobje, v katerem je bilo njihovo prebivalstvo zelo malo, nato pa so se razdelili na regionalno prebivalstvo po vsej Evraziji - tako imenovano neafriško teorijo človeških migracij. "Zdi se, da se je ista stvar zgodila pred 600.000 ali 700.000 leti," pravi Neandertalci in Denisovani, pravi Rogers. "Obstajala je še ena neafriška diaspora, za katero prej nihče ni posumil."
Konec koncev ni tako slabo
Ni skrivnost, da so neandertalci delali slabo: ledena doba, skozi katero so šli, in razdrobljenost njihovega prebivalstva niso mogli vzdržati trajnostne družbene ali tehnološke rasti. "Toda ena napačnih predstav je, da so sodobni ljudje boljši in neandertalci slabši," pravi Hawkes. "Ko smo se lovili in se zanašali na visokoenergetske prehranske vire v marginaliziranih okoljih, so neandertalci bili drugi za nobenega. Rešili so težave, s katerimi se danes sploh ne srečujemo. Kako so živeli s tako nizko gostoto prebivalstva več sto tisoč let? Nikoli tega nismo razumeli."
Preden se je lotil svojih raziskav, je Rogers verjel, da so neandertalci na robu izumrtja, ko so na njihovo ozemlje vstopili sodobni ljudje, da je njihovo prebivalstvo že izčrpano in je polno genetskih bolezni. Tako ne misli več.
Razumevanje resnične strukture neandertalcev lahko znanstvenikom pomaga globlje poglobiti se v dinamiko teh starodavnih ljudi in njihovo interakcijo z nami. Zanima me, na primer, ali je pri prečkanju ljudi in neandertalcev obstajala kakšna posebnost. Ali smo vključili enako količino materine in očetovske DNK neandertalca ali je prišlo do premika?
Rogersovo delo in z njim povezane raziskave drugih skupin so lahko močan vrhunec tudi za sodobno genetiko. Njihov analitični model je mogoče uporabiti za pse in konje - resnično za katero koli vrsto, ki ima strukturo razmnoževanja v svojih populacijah in ne naključnega genskega pretoka. Geni neandertalca so bili morda povezani s povečanim tveganjem za depresijo, diabetes, srčne bolezni in druge motnje, in to je še treba ugotoviti.
Ilya Khel