Европейският също е генетично попури

Генетичните изследвания видяха истинска революция през последното десетилетие. С развитието на най-съвременните технологии за секвениране на ДНК стана възможно само за няколко години да се умножат производителността и ефективността на геномните изследвания с фактор от десет милиона. В днешно време имаме технологии, с които можем да декодираме цял човешки геном с неговите милиарди базови двойки за няколко стотин евро и в рамките на няколко часа. В момента живеем в „епоха на секвениране“, в която десетки хиляди геноми вече са дешифрирани от хора от цял свят - и нови се добавят всеки ден.

Привличането и надеждата на това масивно генетично изследване е да се намерят отговори на големите въпроси от настоящите и миналите времена: Как са се развивали хората и откъде са дошли? Каква роля играят гените в развитието и разпространението на болестите? Какви генетично обусловени прилики и разлики има между човешките популации? По този начин, за разлика от фаталната си връзка с расистки и колониалистки режими през деветнадесети и двадесети век, генетиката даде представа, че голяма част от генетичното разнообразие не съществува между различните човешки популации, а съществува в рамките на една популация: повече от 80 процента от всички генетични Различията в ДНК последователността на хората, известни като "единични нуклеотидни полиморфизми" (SNP), се срещат в същата човешка популация като европейците или азиатците. С други думи: за да се регистрира голяма част от генетичното разнообразие на хора извън Африка, е напълно достатъчно генетично да се сравнят няколкостотин Тюринги или Рейнландци.

Друга важна констатация от популационните генетични изследвания е, че африканците имат по-високо генетично разнообразие от популациите извън Африка. Това се тълкува като доказателство за произхода на съвременния човек в Африка. Реконструкцията на родословни дървета с помощта на генетичен материал също показва, че хората извън Африка са само малък клон на африканското разнообразие, или с други думи: генетично казано, всички хора на земята са африканци!

Молекулярно пътуване във времето

Генетичните анализи също позволяват еволюционното разделяне на отделните човешки популации да бъде класифицирано по отношение на времето. За да направите това, така нареченият „молекулярен часовник” се калибрира. Днес се предполага, че всеки човек носи около 50 базови промени (мутации), които са възникнали в зародишната линия на родителите и следователно не са били част от родителския геном. Това води до скорост на мутация на човека от около 50 промени на поколение на геном. Ако приемем, че на поколение минават около 25 години, генетичните различия между две популации могат да се използват за изчисляване кога трябва да са се отделили една от друга. Ако например се сравнят разликите между африканци и неафриканци, се стига до разделение преди около 2000 до 2500 поколения, това е преди 50 000 до 60 000 години. Това изчисление се вписва добре и в съществуващите археологически и палеоантропологични находки, които показват, че преди около 42 000 години първите съвременни хора са имигрирали в Европа и са изместили неандерталците, които са живели там.

Подобни изчисления могат да бъдат извършени и за разделяне на населението между азиатци и коренното население на Австралия или Америка. За такива изчисления често се използват промени в честотата на често срещаните мутации (например SNP). Честотата на тези SNP в човешките популации се променя с течение на времето. Такива промени могат да бъдат „насочени“, например когато определен генетичен вариант води до биологично предимство, като способността да се усвоява млякото като възрастен и по този начин да се получи повече храна в ново местообитание. Такава „насочена промяна“, която предпочита определен изгоден вариант на ген, също се нарича положителна селекция. „Отрицателен подбор“ може да възникне и ако определена генетична промяна води до намаляване на годността на индивида - например ако ген е повреден, което е важно за приема на храна, например. Такава промяна ще бъде избрана отрицателно с течение на времето, тоест индивидите с този генетичен дефект имат по-малко или никакво потомство и е вероятно да изчезнат отново след няколко поколения.

Повечето мутации са "неутрални"

Повечето от генетичните различия между човешките популации обаче не водят до селекция, а по-скоро се държат неутрално и следователно са „неориентирани“. Колкото по-дълго популациите живеят отделно една от друга или не обменят гени помежду си, толкова повече разлики в честотата на тези SNP се натрупват. Този процес е известен като генетичен дрейф. Популациите, които са в географска близост, наскоро са се отделили една от друга или редовно обменят гени помежду си, следователно имат по-малко честотни разлики от географски изолираните популации. Това създава тясна връзка между човешката генетика и географския произход.

Генетично няма национални граници

Изследване на Джон Новембре и колеги от 2008 г. направи връзката между гените и географския произход особено впечатляваща. Изследователската група успя да възпроизведе картата на Европа само въз основа на генетичните различия между днешните жители, чиито баби и дядовци живееха на не повече от 200 километра от местоживеенето на внуците си. Това стана ясно, че генетичните данни на човек могат да се използват за определяне на географския произход на техните предци. Това, което също беше поразително при това проучване, беше, че то показва генетичен градиент за Европа, т.е. непрекъсната генетична промяна, която по никакъв начин не съвпада със съществуващите национални или езикови граници: от генетична гледна точка националните граници са несъстоятелни. От друга страна, географската изолация, като островната ситуация на Сардиния, е генетично ясно забележима: сардинците представляват население, отделено от италианския континент.

Установяването на човека

Градиентната характеристика на континента става ясно, че съседните европейски популации винаги са обменяли гени в хода на своята история, ако не ги разделят големи географски бариери. За съжаление, разследването на генетично взаимозаменяеми, тясно свързани популации днес позволява само да се правят ограничени заключения относно предишната им история. За да се разберат основните генетични промени в популациите с течение на времето, все по-често се използват геномни данни от миналото.

Революцията в технологията за секвениране също се отрази на генетичния анализ на генетичен материал от отдавна мъртви организми. През 2008 г. беше възможно за първи път да се декодира геномът на изчезнал мамут. Преди две години бяха дешифрирани геномите на 4000-годишен палео-ескимос и изчезналия неандерталец. Анализът на наследствени молекули от човешки кости, които са на възраст до 500 000 години, дава възможност да се сравни генетичният състав на настоящите и миналите популации помежду си и да се проследят минали популации, които сега са изчезнали. Сравнението на днешната със старата ДНК показва значителни промени в генетичната структура на човешките популации между отделните периоди от време и предоставя ценна информация за сътресенията в популацията и промените в мобилността, както и за разпространението на отделни групи в праисторията. Анализите на стар генетичен материал позволяват да се тестват хипотези от археологическите и историческите изследвания и да се хвърли светлина върху степента, до която културните промени корелират с променената мобилност, имиграцията и произтичащите от това генни потоци.

Един от най-важните въпроси за ранната история на Европа отдавна е дали преходът от ловци и събирачи към обработваеми фермери преди около 7500 години е бил придружен от промяна в населението. Дали тази промяна на епохите, която е основополагаща за развитието на съвременния човек, е резултат от бавно културно развитие или е причинена от имиграцията на хора в Европа? Имаше две противоположни хипотези: Според първата, така наречената неолитна революция е чисто разпространение на култура и знания, които се предават от регион на регион, без самите хора да мигрират. Според другата хипотеза началото на земеделието в Европа може да се проследи до имиграция на хора от Близкия изток, дошли от региона на т. Нар. Плодороден полумесец, където са открити най-старите следи от земеделие.

Земеделието започна с имиграция

За да се проверят тези хипотези с помощта на генетиката, поредица от проучвания изследваха къси участъци от митохондриалната ДНК - наследени само по женската линия - от скелети на ранни фермери и по-късни ловци и събирачи. Резултатите от това сравнение бяха ясни: генетичният състав на ловците и събирачите се различаваше значително от този на ранните обработваеми фермери. В резултат на това неолитната революция и заселването на човечеството започват с имиграцията.

Поради работата с митохондриална ДНК вместо клетъчното ядро, тази новаторска работа първоначално беше ограничена до майчината линия. По този начин те не позволиха никакви подробни знания за произхода и точния генетичен състав на праисторическите популации или за техния биологичен принос за днешните европейци. Преди две години новаторско проучване успя за първи път да дешифрира и сравни пълните геноми на дузина ловци и събирачи, живели преди 8000 години, и ранен земеделски фермер в Европа, живял преди 7200-5400 години. От една страна се оказа, че ДНК на клетъчното ядро, т.е. геномът, на двете групи също се различава значително една от друга. От друга страна, стана ясно, че ранните обработваеми земеделски производители генетично са по-сходни с днешните жители на Близкия изток, отколкото с европейските ловци и събирачи. По този начин може да се потвърди и имиграционната теория на ранните фермери от Плодородния полумесец.

Преселници от Евразия

Проучването даде по-нататъшни новаторски прозрения за произхода и историята на развитието на европейците: Днешните европейци не само носят генетичните следи на първоначалните европейци и по този начин са генетична комбинация от ранни фермери, ловци и събирачи, но очевидно са и чрез трета популация което изглежда идва от Северна Евразия. Последното може да се намери при всички европейци днес, но нито при ловците и събирачите, нито при ранните обработваеми земеделски стопани и следователно е ясен индикатор за по-нататъшна имиграция.

Три допълнителни проучвания, публикувани през 2015 г., изследват геномите на общо 230 праисторически индивида от Западна Евразия. Те са живели преди 8000 до 3000 години и с генетичния си състав доказват голямата генетична разлика между ранните обработваеми фермери и късните ловци и събирачи в Европа. Може да се покаже, че първите земеделски производители в Европа показват удивително високо генетично сходство с ранните фермери на Анадола и днешните жители на Сардиния. От това следва, че Сардиния, след като е била колонизирана от ранните обработваеми фермери преди 7000 години, едва ли е получила някакви допълнителни генетични компоненти извън острова. По отношение на историята на развитието, геномният анализ на 230 скелета показа, че делът на ДНК на ловци-събирачи в ранните обработваеми фермери в Централна Европа отново се е увеличил след имиграцията им. От това се стигна до извода, че ранните обработваеми земеделски стопани след имиграцията им в Европа не са изместили местните ловци и събирачи, но че и двете популации съществуват паралелно в продължение на няколко хиляди години и едва след това са генетично смесени.

Едно от трите проучвания на изследователска група, ръководена от Волфганг Хаак от Института за история на човека „Макс Планк“ в Йена, също за първи път показа, че в допълнение към имиграцията на ранните обработваеми земеделски производители, има и друга масивна генетична имиграция в Европа. Това се е случило през медната епоха при прехода между средния и крайния неолит преди около 4800 години в Централна Европа и малко по-рано и по-късно в други части на Западна Азия.

Разпространяват се и степни номади

Първата голяма имиграция в Европа преди около 7500 години може да се обясни добре с променения начин на живот: земеделието и говедовъдството осигуриха по-стабилни доставки на храна и по този начин доведоха до увеличаване на населението, което доведе до териториално разширяване на обработваемите земеделски производители. Втората голяма промяна в генетичния състав на европейците преди около 4800 години в резултат на масивна имиграция от понтийската степ може да бъде обяснена лошо само с различния начин на живот, тъй като това е - поне в Централна Европа - както с имигранти от степта, така и с тези, които вече живееха, бяха фермери и животновъди. Възможни обяснения за това биха били по-високото производство на храна сред имигрантите от степта поради развитието на пасища, които не са подходящи за обработваемо земеделие, също въоръжени конфликти (за което сочат археологическите находки) или колапс на местното земеделско население поради появата на болести.

Разпространението на чумата

Последното обяснение набра инерция през 2015 г., когато генетици и археолози, работещи със Саймън Расмусен от Университета в Копенхаген, успяха за първи път да възстановят геномите на чумата от скелети от ранната бронзова епоха. Най-старите изследвани патогени на чумата идват от скелети от централноазиатската степ на възраст около 5200 години. Тук е възможно болестта да е възникнала и да се разпространи на запад заедно със степните обитатели. Това показва, че изследователите около Расмусен са открили и това, което са търсили, в 4500-годишни скелети от Централна Европа и балтийските държави. Възможно е първата голяма епидемия от чума да се е случила преди 5000 години, като се е разпространила на запад от степта и е засегнала ранните земеделски производители в Европа повече от номадите в понтийската степ. Последните вероятно винаги са живели с патогена на чумата и следователно вероятно са имали по-висок имунитет. Свързан с епидемията колапс на обработваемото население в Европа от своя страна би могъл да създаде вакуум на населението, в който степните номади да проникнат.

Генетичните проучвания убедително потвърждават, че миграцията и мобилността винаги са били част от човешката история: Всички европейци днес са попури с гени от различни части на Евразия, които са били смесени през последните хилядолетия и не може да се установи ясно генетично разграничение между днешните жители на Европа . От генетична гледна точка никоя нация не може да бъде призната за независима популация. Друго прозрение е, че в историята на Европа иновациите винаги са достигали до Европа с голяма имиграция, без която ние все още бихме обикаляли европейските гори като тъмнокожи ловци и събирачи.

Йоханес Краузе е директор в Института за история на човека „Макс Планк“ в Йена и ръководи отдела за археогенетика там.

Поредицата: Откъде идват хората?

Проучването на общите корени на всички хора е, особено по време на разпространение на популистки-расистки тенденции, едно от най-важните научни начинания. Поредицата „Откъде идва човекът?“ Се основава на поредица от лекции в Природонаучния музей на Зенкенберг във Франкфурт и Университета на Гьоте във Франкфурт на Майн, която предоставя редакционна подкрепа за този вестник и която има за цел да изостри виждането ни за Homo sapiens. Не става въпрос само за човешката еволюция като цяло, но и за развитието на нашето мислене и нашата интелигентност, нашите емоции и нашето осъзнаване на изкуството и естетиката. Широчината на темите ясно показва: Шестте лекции на международно известни лектори са за наблюдения извън границите на специализираните дисциплини.