Проект генома неандертальца - Neanderthal genome project

Проект генома неандертальца это попытка группы ученых последовательность то Геном неандертальца, основанная в июле 2006 года.

Это было инициировано 454 Науки о жизни, биотехнологическая компания, базирующаяся в Брэнфорде, штат Коннектикут, США, деятельность которой координируется Институт эволюционной антропологии Макса Планка в Германии. В мае 2010 года проект опубликовал свой первоначальный проект генома неандертальца, основанный на анализе четырех миллиардов оснований, оставшихся у современных людей за пределами Африки.[1][2][3]

В декабре 2013 года высокий охват геном из Неандерталец сообщалось впервые. Он произошел от фрагмента женской кости неандертальца, найденного в пещере в горах Алтая в Сибири примерно 50 000–100 000 лет назад.[4][5]

Результаты

Исследователи выздоровели древняя ДНК неандертальцев путем извлечения ДНК из бедренная кость кости трех экземпляров неандертальцев женского пола возрастом 38000 лет из Пещера Виндия, Хорватия, и другие кости, найденные в Испании, России и Германии.[6] Только около половины грамма образцов кости (или 21 образец по 50–100 мг[1]) требовалось для секвенирования, но проект столкнулся со многими трудностями, в том числе с загрязнением образцов бактерии который колонизировал тело неандертальца и людей, которые работали с костями на месте раскопок и в лаборатории.[7]

В феврале 2009 г. команда Института Макса Планка во главе с Сванте Пяабо объявили, что завершили первый набросок генома неандертальца.[7] Ранний анализ данных показал, что «геном неандертальцев, человеческий вид, доведенный до исчезновения», «не обнаружил существенных следов неандертальских генов у современных людей».[8] Новые результаты показали, что некоторые взрослые неандертальцы были непереносимость лактозы.[9] По вопросу о потенциально клонирование Пэабо прокомментировал: «Исходя из ДНК, извлеченной из окаменелости, это было и останется невозможным».[7]

В мае 2010 года проект выпустил черновик своего отчета о секвенированном геноме неандертальца. Вопреки результатам, полученным при изучении митохондриальной ДНК, они продемонстрировали диапазон генетического вклада в современных неафриканских людей в диапазоне от 1% до 4%. Из их Homo sapiens образцы в Евразии (французский, ханьский китайский и папуасский) авторы заявили, что это вероятно, что произошло скрещивание в Левант перед Homo sapiens перекочевал в Европу.[10] Эта находка оспаривается из-за нехватки археологических свидетельств, подтверждающих их утверждение. Ископаемые останки не позволяют однозначно разместить неандертальцев и современных людей в непосредственной близости в это время и в этом месте.[11] Согласно предварительным последовательностям от 2010 г., 99,7% нуклеотидных последовательностей современных геномов человека и неандертальца идентичны, по сравнению с людьми, имеющими около 98,8% последовательностей с геномами шимпанзе.[12] (В течение некоторого времени исследования, касающиеся общности шимпанзе и человека, изменили общность 99% до общности только 94%, показывая, что генетический разрыв между людьми и шимпанзе был намного больше, чем предполагалось изначально,[13][14] но более свежие знания говорят о различии между людьми, шимпанзе и бонобо снова примерно на уровне 1,0–1,2%.[15][16])

Кроме того, в 2010 году открытие и анализ Митохондриальная ДНК (мтДНК) из Денисова гоминин в Сибирь выявили, что он отличается от современного человека на 385 оснований (нуклеотиды ) в цепи мтДНК из примерно 16 500, тогда как разница между современным человеком и Неандертальцы составляет около 202 баз. Напротив, разница между шимпанзе а у современного человека - примерно 1462 пары оснований мтДНК. Анализ образца ядерная ДНК тогда все еще продолжалась, и ожидалось, что она прояснит, является ли находка разновидность.[17][18] Хотя Денисова гоминин линия мтДНК предшествовала расхождению между современными людьми и неандертальцами, коалесцентная теория не исключает более поздней даты расхождения для ее ядерной ДНК.

Фрагмент ребра частичного скелета неандертальского младенца, найденный в Мезмайская пещера в северо-западных предгорьях Кавказские горы радиоуглеродным методом датировано в 1999 г. 29,195 ± 965Б.П. и, следовательно, принадлежат к последним жившим неандертальцам. Древняя ДНК восстановлен за мтДНК последовательность показала отклонение на 3,48% от Фельдхофер неандерталец, около 2500 км к западу в Германии и в 2011 г. Филогенетический анализ поместил два в клады в отличие от современных людей, предполагая, что их типы мтДНК не внесли вклад в пул мтДНК современного человека.[19]

В 2015 году Исраэль Гершковиц из Тель-авивский университет сообщил, что череп, найденный в пещере на севере Израиля, «вероятно, принадлежит женщине, которая жила и умерла в этом регионе около 55 000 лет назад, впервые поместив здесь современных людей», указывая на возможное время и место когда современные люди впервые скрестились с неандертальцами.[20]

В 2016 году в рамках проекта было обнаружено, что неандертальцы многократно скрещивались с современными людьми и что неандертальцы скрещивались с денисовцами только один раз, о чем свидетельствует геном современных меланезийцев.[21]

В 2006 году две исследовательские группы, работавшие над одним и тем же образцом неандертальцев, опубликовали свои результаты, Ричард Грин и его команда в Природа,[22] и команда Джеймса Нунана в Наука.[23] Результаты были восприняты с некоторым скептицизмом, в основном в отношении вопроса о возможном примесь неандертальцев в современный геном человека.[24]

Сванте Пяабо, директор отдела генетики Института эволюционной антропологии Макса Планка и руководитель проекта по геному неандертальцев.

В 2006 году команда Ричарда Грина использовала тогда новый последовательность действий Методика, разработанная 454 Life Sciences, которая усиливает отдельные молекулы для характеристики и позволяет получить более четверти миллиона уникальных коротких последовательностей («считываний»). Этот метод обеспечивает произвольно расположенные считывания, так что представляющие интерес последовательности - гены, которые различаются у современных людей и неандертальцев - также обнаруживаются случайным образом. Однако эта форма прямого секвенирования разрушает исходный образец, поэтому для получения новых считываний необходимо деструктивное секвенирование большего количества образцов.[25]

Команда Нунана во главе с Эдвард Рубин, использовали другую технику, при которой ДНК неандертальца вставляется в бактерии, которые делают несколько копий одного фрагмента. Они продемонстрировали, что геномные последовательности неандертальцев могут быть восстановлены с помощью метагеномный библиотечный подход. Вся ДНК в образце «увековечена» в метагеномных библиотеках. Выбирается фрагмент ДНК, который затем размножается в микробах. Можно секвенировать ДНК неандертальцев или изучать конкретные последовательности.[требуется разъяснение ][25]

В целом их результаты были на удивление похожими. Одна группа предположила, что есть намек на смешение геномов человека и неандертальца, в то время как другая не нашла ничего, но обе группы признали, что набор данных недостаточно велик, чтобы дать окончательный ответ.[24]

Публикация Нунана и его команды выявила последовательности ДНК неандертальцев, совпадающие с ДНК шимпанзе, но не с ДНК современного человека, в нескольких местах, что позволило впервые точно рассчитать дату появления самый последний общий предок из Х. сапиенс и H. neanderthalensis. Исследовательская группа оценивает последнего общего предка их H. neanderthalensis образцы и их Х. сапиенс эталонная последовательность жила 706 000 лет назад (время расхождения), оценивая разделение древних популяций человека и неандертальцев на 370 000 лет назад (время разделения).

«Наш анализ показывает, что в среднем полученная нами геномная последовательность неандертальца и эталонная последовательность генома человека имеют одного общего предка ~ 706 000 лет назад, и что древние популяции человека и неандертальцев разделились ~ 370 000 лет назад, до появления анатомически современных люди ".

— Нунан и др. (2006)[23]

На основании анализа митохондриальной ДНК расщепление неандертальца и Х. сапиенс происхождение оценивается между 760 000 и 550 000 лет назад (95% ДИ ).[26]

Мутации гена, связанного с речью FOXP2 идентичные таковым у современного человека, были обнаружены в ДНК неандертальцев из Эль-Сидрон Образцы 1253 и 1351c,[27] предполагая, что неандертальцы могли разделять некоторые базовые языковые способности с современными людьми.[9]

Смотрите также

Общий:

Рекомендации

  1. ^ а б Грин RE, Краузе Дж., Бриггс А.В. и др. (Май 2010 г.). «Черновик последовательности генома неандертальца» (PDF). Наука. 328 (5979): 710–22. Bibcode:2010Sci ... 328..710G. Дои:10.1126 / science.1188021. ЧВК  5100745. PMID  20448178.
  2. ^ Неандерталец в нас
  3. ^ «ДНК неандертальцев может повысить риск некоторых заболеваний современного человека». Новости науки. Получено 2016-02-15.
  4. ^ Циммер, Карл (18 декабря 2013 г.). «Окаменелость пальца ноги обеспечивает полный геном неандертальца». Нью-Йорк Таймс. Получено 18 декабря 2013.
  5. ^ Прюфер, Кей; и другие. (18 декабря 2013 г.). «Полная последовательность генома неандертальца с Горного Алтая». Природа. 505 (7481): 43–49. Bibcode:2014Натура.505 ... 43П. Дои:10.1038 / природа12886. ЧВК  4031459. PMID  24352235. Получено 18 декабря 2013.
  6. ^ «Ученые расшифровывают большую часть генома неандертальца». Deutsche Welle. 13 февраля 2009 г.
  7. ^ а б c МакГроарти, Патрик (12 февраля 2009 г.). «Команда в Германии составляет карту генома неандертальца». Ассошиэйтед Пресс.
  8. ^ Уэйд, Николас (12 февраля 2009 г.). "Ученые Германии разрабатывают геном неандертальца". Нью-Йорк Таймс. Получено 20 мая 2010.
  9. ^ а б Инман, Мейсон (12 февраля 2009 г.). "Обнародован первый проект" Генома неандертальца ". National Geographic News.
  10. ^ Грин RE, Краузе Дж., Бриггс А.В., Маричич Т., Стензель У., Кирхер М., Паттерсон Н., Ли Х., Чжай В., Фриц М.Х., Хансен Н.Ф., Дюран Э.Ю., Маласпинас А.С., Дженсен Дж. Д., Маркес-Бонет Т., Алкан С., Прюфер К., Мейер М., Бурбано Х.А., Гуд Дж. М., Шульц Р., Аксиму-Петри А, Буттхоф А, Хёбер Б., Хёффнер Б., Зигемунд М., Вейманн А., Нусбаум С., Лендер ES, Русс С., Новод Н., Аффуртит Дж., Эгхолм М., Верна С., Рудан П., Брайкович Д., Кукан З., Гусич И., Дороничев В. Б., Голованова Л. В., Лалуэза-Фокс С., де ла Расилья М., Фортеа Дж., Росас А., Шмитц Р. В., Джонсон П. Л., Эйхлер Э. Э., Фалуш D, Birney E, Mullikin JC, Slatkin M, Nielsen R, Kelso J, Lachmann M, Reich D, Pääbo S (7 мая 2010 г.). «Проект полной последовательности генома неандертальца». Наука. Научный журнал. 328: 710–22. Bibcode:2010Sci ... 328..710G. Дои:10.1126 / science.1188021. ЧВК  5100745. PMID  20448178.
  11. ^ Уэйд, Николас (6 мая 2010 г.). «Признаки спаривания неандертальцев с людьми». Нью-Йорк Таймс.
  12. ^ Тан, Кер (6 мая 2010 г.). «Неандертальцы и люди, скрещенные между собой - первые убедительные доказательства ДНК». Национальное географическое общество. Получено 9 мая 2010.
  13. ^ Коэн, Джон (29 июня 2007 г.). «Относительные различия: миф об 1%» (PDF). AAAS.
  14. ^ «Люди и шимпанзе: близко, но не так близко». Scientific American. 2006-12-19. Получено 2006-12-20.
  15. ^ Вонг, Кейт (1 сентября 2014 г.). «Крошечные генетические различия между людьми и другими приматами пронизывают геном». Scientific American. Получено 12 октября 2016.
  16. ^ Гиббонс, Энн (13 июня 2012 г.). «Бонобо присоединяются к шимпанзе как ближайшие родственники человека». Наука / AAAS.
  17. ^ Браун, Дэвид (25 марта 2010 г.). «ДНК из костей показывает нового человека-предшественника и вызывает множество вопросов». Вашингтон Пост.
  18. ^ Краузе Дж., Фу Кью, Гуд Дж. М. и др. (Апрель 2010 г.). «Полный геном митохондриальной ДНК неизвестного гоминина из южной Сибири». Природа. 464 (7290): 894–97. Bibcode:2010Натура.464..894K. Дои:10.1038 / природа08976. PMID  20336068.
  19. ^ Игорь В. Овчинников; Андерс Гетерстрём; Галина Петровна Романова; Виталий Михайлович Харитонов; Керстин Лиден; Уильям Гудвин (30 марта 2000 г.). «Молекулярный анализ ДНК неандертальцев Северного Кавказа». Природа. 404 (6777): 490–93. Bibcode:2000Натура 404..490O. Дои:10.1038/35006625. PMID  10761915.
  20. ^ Обнаружение черепа предполагает место, где люди впервые занялись сексом с неандертальцами The Guardian, 28 января 2015 г.
  21. ^ Vernot B., Tucci S., Kelso J., Schraiber JG, Wolf AB, Gittelman RM, Dannemann M., Grote S., McCoy RC, Norton H., Scheinfeldt LB, Merriwether DA, Koki G., Friedlaender JS, Wakefield Дж., Паабо С., Акей Дж. М. (2016). «Выделение ДНК неандертальцев и денисовцев из геномов меланезийских людей». Наука. 352 (6282): 235–39. Bibcode:2016Научный ... 352..235В. Дои:10.1126 / science.aad9416. ЧВК  6743480. PMID  26989198.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  22. ^ Грин, Ричард Э .; и другие. (16 ноября 2006 г.). «Анализ одного миллиона пар оснований ДНК неандертальца» (PDF). Природа. 444 (7117): 330–36. Bibcode:2006Натура 444..330Г. Дои:10.1038 / природа05336. PMID  17108958.
  23. ^ а б Нунан, Джеймс П .; и другие. (17 ноября 2006 г.). «Секвенирование и анализ геномной ДНК неандертальцев» (PDF). Наука. 314 (5802): 1113–18. Bibcode:2006Научный ... 314.1113N. Дои:10.1126 / science.1131412. ЧВК  2583069. PMID  17110569.
  24. ^ а б Тиммер, Джон (17 ноября 2006 г.). «Добро пожаловать в неандертальскую геномику».
  25. ^ а б Линн Яррис (15 ноября 2006 г.). «Секвенирование генома неандертальцев дает удивительные результаты и открывает новые двери для будущих исследований». Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. Получено 2009-02-16.
  26. ^ Пост Козимо; и другие. (2017). «Глубоко дивергентный архаический митохондриальный геном обеспечивает более низкую временную границу для потока африканских генов в неандертальцев». Nature Communications. 8: 16046. Bibcode:2017НатКо ... 816046P. Дои:10.1038 / ncomms16046. ЧВК  5500885. PMID  28675384.
  27. ^ Краузе Дж., Лалуэза-Фокс С., Орландо Л. и др. (Ноябрь 2007 г.). «Производный вариант FOXP2 современного человека был разделен с неандертальцами». Curr. Биол. 17 (21): 1908–12. Дои:10.1016 / j.cub.2007.10.008. HDL:11858 / 00-001M-0000-000F-FED3-1. PMID  17949978.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка