Żadne miejsce na planecie nie umknęło wpływowi Homo sapiens – od lasów deszczowych wycinanych pod plantacje, przez głębokie oceany pełne mikroplastików, po strumienie odrzutowe zmieniające klimat. W listopadzie ubiegłego roku liczba ludności na świecie osiągnęła osiem miliardów.
Ale chociaż ludzie są dziś wszędzie, zespół naukowców twierdzi, że nasz gatunek był prawie w ogóle nieobecny.
Naukowcy w Chinach znaleźli dowody wskazujące, że 930 000 lat temu przodkowie współczesnego człowieka doświadczyli masowego załamania populacji. Jako przyczynę wskazują drastyczną zmianę klimatu, która nastąpiła w tym czasie.
W okresie zwanym wąskim gardłem liczebność naszych przodków wynosiła niecałe 1280 osobników. Trwało to ponad 100 000 lat, zanim populacja się odrodziła.
Naukowcy napisali: „Około 98,7% ludzkich przodków zginęło na początku wąskiego gardła, które grozi naszym przodkom wyginięciem”. Oni Zostań Opublikowano w czwartek w czasopiśmie Science.
Jeśli badania się sprawdzą, będą miały prowokacyjne implikacje. Rodzi to możliwość, że wąskie gardło klimatyczne pomogło podzielić wczesnych ludzi na dwie linie ewolucyjne – jedną, która ostatecznie dała początek neandertalczykom, a drugą współczesnym ludziom.
Jednak zewnętrzni eksperci wyrazili sceptycyzm wobec nowych metod statystycznych zastosowanych przez badaczy w badaniu. „To trochę jak wnioskowanie o objętości kamienia spadającego na środek dużego jeziora jedynie na podstawie zmarszczek, które po kilku minutach docierają do brzegu” – powiedział Stefan Scheffels, genetyk populacyjny w Instytucie Antropologii Ewolucyjnej Maxa Plancka. w 2015 roku. Lipsk – Niemcy.
Przez dziesięciolecia naukowcy rekonstruowali historię naszego gatunku, analizując geny żyjących ludzi. Wszystkie badania wykorzystują te same podstawowe fakty z naszej biologii: każde dziecko rodzi się z dziesiątkami nowych mutacji genetycznych, a niektóre z tych mutacji mogą być przekazywane przez tysiące, a nawet miliony lat.
Porównując różnice genetyczne w DNA, naukowcy mogą prześledzić przodków ludzi aż do starożytnych populacji, które żyły w różnych częściach świata, przemieszczały się i zawierały małżeństwa mieszane. Mogą nawet wnioskować o wielkości tej populacji w różnych momentach historii.
Badania te stają się coraz bardziej złożone w miarę zwiększania się możliwości technologii sekwencjonowania DNA. Dziś naukowcy mogą porównywać całe genomy ludzi z różnych populacji.
Każdy ludzki genom zawiera ponad trzy miliardy liter genetycznych DNA, z których każda przekazywana jest przez tysiące, a nawet miliony lat, co stanowi ogromny zapis naszej historii. Aby odczytać tę historię, badacze używają obecnie coraz potężniejszych komputerów, które mogą wykonywać ogromną liczbę obliczeń wymaganych do tworzenia bardziej realistycznych modeli ewolucji człowieka.
Haiping Li, badacz genomiki ewolucyjnej w Chińskiej Akademii Nauk w Szanghaju, wraz ze współpracownikami spędzili ponad dekadę na opracowywaniu własnej metody rekonstrukcji ewolucji.
Naukowcy nazwali metodę FitCoal (skrót od Fast Infinitesimal Time Coalescent). FitCoal umożliwia naukowcom podzielenie historii na precyzyjne wycinki czasu, co pozwala im stworzyć model ewolucji trwającej milion lat w podziale na okresy miesięczne.
„To narzędzie, które stworzyliśmy, aby poznać historię różnych grup organizmów, od ludzi po rośliny” – powiedział dr Lee.
Początkowo on i jego koledzy skupiali się na zwierzętach, takich jak muszki owocowe. Kiedy jednak zsekwencjonowali wystarczającą ilość danych genetycznych naszego gatunku, zajęli się historią ludzkości, porównując genomy 3154 osób z 50 populacji na całym świecie.
Naukowcy zbadali różne modele, aby znaleźć ten, który najlepiej wyjaśnia obecną różnorodność genetyczną wśród ludzi. Skończyli ze scenariuszem obejmującym wyginięcie wśród naszych przodków 930 000 lat temu.
„Zdaliśmy sobie sprawę, że odkryliśmy coś ważnego w historii ludzkości” – powiedział Wangji Hu, biolog obliczeniowy w Icahn School of Medicine w Mount Sinai w Nowym Jorku i autor badania.
Naukowcy doszli do wniosku, że przed wąskim gardłem nasi przodkowie liczyli około 98 000 osobników rozrodczych. Następnie skurczyła się poniżej 1280 i pozostała na tym poziomie przez 117 000 lat. Następnie populacja się odrodziła.
W swoim artykule dr Hu i współpracownicy argumentują, że to wąskie gardło jest zgodne z zapisem kopalnym naszych przodków.
Nasza gałąź drzewa ewolucyjnego oddzieliła się od innych małp człekokształtnych około siedmiu milionów lat temu w Afryce. Nasi wysocy przodkowie o dużych mózgach wyewoluowali w Afryce około miliona lat temu. Następnie niektórzy z tych wczesnych ludzi rozprzestrzenili się do Europy i Azji, ewoluując w neandertalczyków i ich kuzynów, Denisovanów.
Nasz ród nadal ewoluował w kierunku współczesnych ludzi w Afryce.
Po dziesięcioleciach poszukiwań skamieniałości wzmianki o starożytnych krewnych ludzi w Afryce między 950 000 a 650 000 lat temu są nadal stosunkowo skąpe. Dr Hu stwierdziła, że nowe badanie oferuje możliwe wyjaśnienie: nie było wystarczającej liczby ludzi, aby pozostawić po sobie tak wiele szczątków.
Brenna Henn, genetyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis, która nie była zaangażowana w nowe badania, stwierdziła, że wąskie gardło stanowi „jedno wiarygodne wyjaśnienie”. Dodała, że istniejąca obecnie różnorodność genetyczna mogła wynikać z innej historii ewolucyjnej.
Na przykład ludzie mogli podzielić się na odrębne populacje, a następnie ponownie się zebrać. „Testowanie modeli alternatywnych byłoby solidniejsze” – stwierdził dr Henn.
Dr Hu i jego współpracownicy sugerują, że globalna zmiana klimatyczna doprowadziła do załamania populacji 930 000 lat temu. Wskazują na dowody geologiczne, że w okresie proponowanego wąskiego gardła planeta stała się chłodniejsza i bardziej sucha. Warunki te mogły utrudniać naszym przodkom znalezienie pożywienia.
Jednak Nick Ashton, archeolog z British Museum, zwraca uwagę, że poza Afryką odkryto szereg szczątków starożytnych krewnych ludzi z czasów wąskiego gardła.
Twierdził, że gdyby globalna katastrofa spowodowała załamanie populacji w Afryce, powinno to spowodować zmniejszenie liczby ludzkich krewnych w innych częściach świata.
„Liczba stanowisk w Afryce i Eurazji pochodzących z tego okresu sugeruje, że dotyczyły one jedynie ograniczonej liczby populacji, które mogły być przodkami współczesnego człowieka” – stwierdził.
Dr Lee i współpracownicy zwrócili także uwagę na fakt, że po proponowanym załamaniu populacji współcześni ludzie najwyraźniej oddzielili się od neandertalczyków i denisowian. Spekulują, że oba zdarzenia są ze sobą powiązane.
Naukowcy zauważyli, że większość małp ma 24 pary chromosomów. Ludzie mają ich tylko 23 dzięki połączeniu dwóch grup. Po wypadku naukowcy sugerują, że mógł powstać zestaw połączonych chromosomów i rozprzestrzenić się w młodej populacji.
„Wszyscy ludzie z 24 parami chromosomów wymarli, natomiast izolowana mała grupa z 23 parami chromosomów na szczęście przetrwała i była przekazywana z pokolenia na pokolenie” – powiedział Ziqian Hao, badacz bioinformatyki na Pierwszym Uniwersytecie Medycznym w Shandong i autor książki. Zostań.
Ale dr Shivels nie uwierzył jeszcze w historię o wąskim gardle: „Odkrycie jest rzeczywiście bardzo zaskakujące i uważam, że im bardziej zaskakujące twierdzenie, tym lepsze dowody”.