Az első “teljes” neandervölgyi genom több mint egy évtizeddel ezelőtti publikálása óta tudjuk, hogy az anatómiailag modern ember (kvázi azt, amit Homo sapiens néven ismer a világ) Afrikából történő kivándorlása során keveredett az akkor már szélesebb körben elterjedt neandervölgyi populációkkal és ennek nyomát az Afrikán kívül élő emberi populációk genomjában mind fellelhtejük, nehány százaléknyi Homo neanderthalis DNS formájában.
Ennek a legősibb keveredésnek az idejét 50 – 60 000 évvel ezelőttre saccolják és feltételezett helye valahol a Közel-Keleten lehetett, ahol több nyomát is találták annak, hogy a két Homo faj párhuzamosan élt egymással. Később aztán az is egyértelművé vált, hogy a keveredés nem csak egyszeri esemény lehetett, hanem viszonylag rendszeresen bekövetkezett, erre volt jó példa a 2015-ben publikált, a romániai Csontok barlangjából (Peștera cu Oase) előkerült lelet, ahol a genomszekvencia alapján a 40 000 évvel ezelőttre datált személynek szépszülői magasságban lehetett neandervölgyi felmenője.
A héten a Nature-ben, illetve a Nature Ecology and Evolution-ben jelent meg egy cikkpáros, ami cseh és bulgáriai mintákat feldolgozva további (közvetett) bizonyítékkal szolgál arra vonatkozóan, hogy Délkelet-Európában viszonylag rendszeres lehetett az őshonosnak tekinthető H. neanderthalis és a több hullámban érkező H. sapiens-ek közti keveredés.
Előbbi közleményt a neandervölgyi genom feltárásban oroszlánrészt vállaló, illetve az Oase leletet is megszekvenáló Svante Pääbo csoportja jegyzi, és három olyan emberi maradványt vizsgáltak, amelyek a bulgáriai Bacso Kiro-barlangból kerültek elő (és egyelőre a legősibb leletek a térségben).
Az egy fogból és pár más csonttöredékből álló minta azonban így is felbecsülhetetlen értékű, mert egyrészt jól mutatja, hogy a térségben már felső- és középső paleolitikum határán folyamatos emberi jelenlét volt megfigyelhető (a barlang különböző rétegeiből előkerülő minták között van olyan, ami 45 ezer évvel ezelőtti és van olyan is, ami “csak” 35 ezer éves).
A régebbi minták esetében szintén viszonylag friss (kb. 7 generációval korábbról) származó neandervölgyi egyedekkel való keveredés nyomait hordozták. Vagyis a neandervölgyi anyag itt már csak kb. fele annyi volt, mint amit az Oase genomban láttak, de kicsit több, mint a fiatalabb bacso-kiroi mintákban találtak (utóbbiban a nendervölgyi szekvenciák aránya elég közel van ahhoz, amit a tipikus felső paleolitikumból származó mintákban találhatunk). A másik érdekesség, hogy míg az Oase genom esetében a genom modern emberi komponensének a modern emberi populációkban nem leljük nyomát (vagyis ez a csoport később kihalt), a bolgár leleteknek úgy tűnik van kapcsolata későbbi emberi populációkkal. Csakhogy ezek a kapcsolatok egyáltalán nem nyugat Eurázsiában vannak, ahogy az a minták földrajzi pozíciója alapján sejtenénk, hanem Kelet Ázsiában illetve Amerikai őslakói között.
És ebből a szempontból megint más a cseh lelet, ami Zlatý kůň-ból kerül elő. Ez a több, mint 45 ezer évesre becsült, jó megtartású koponya, inkább a fiatalabb bulgáriai leletekhez hasonlít abból a szempontból, hogy a belőle kinyert genom neandervölgyi komponense nem kiemelkedő (bár kicsit több, mint a felső paleolitikumban talált mintákban), viszont az oasei lelethez kapcsolódik abból a szempontból, hogy nincs kontinuitása a ma is élő emberi populációkkal (a romániai lelettel való esetleges “rokonság” vizsgálata egyelőre várat magára).
Ez pedig egy érdekes kérdést vet fel: mi történt ezekkel a korai modern emberi populációkkal, amelyek már a középső paleolitikum végére láthatóan megtelepedtek a Kárpát-medencében, miért nem járultak hozzá a térségben később jelen levő vadászó-gyűjtögető populációkhoz?
Az egyik, talán leghihetőbb, magyarázat szerint egy vulkáni kitörés következtében kialakuló környezeti katasztrófa vezethetett a tréség ideiglenes elnéptelenedéséhez. Konkrétabban, a mai Nápolyhoz közel található Flegrei-mezők kialakulásában is kulcsszerepet játszó, 40 ezer évvel ezelőtt bekövetkező campaniai ignimbrit kitörés okozhatott olya környezeti változásokat, ami miatt a Kárpát-medence (is) ideiglenesen élhetetlenné vált.
Egy másik érdekesség azonban, ha már a H. sapiens és H. neanderthalis közti keveredésről beszélünk, az az, hogy ez egyelőre egyirányúnak tűnik. Vagyis azt látjuk, hogy a modern emberi populációkba bekerültek darabok a neandervölgyi genomból, de arra egyelőre nincs bizonyíték, hogy a késői és korai neandervölgyi genomok (és ha nem is sok, mostanra azért van pár) olyan szekvenciákban különböznének, amelyek H. sapiens eredetűek.
Ennek egyik magyarázata lehet, hogy nem áll még rendelkezésünkre elegendő neandervölgyi genom és a “mintavételezésünk” félrevezető, egyszerűen nem találtuk meg azokat az egyedeket, ahol ez a hibridizáció tetten érhető.
Egy másik magyarázat viszont, hogy mint olyan gyakran a hibridek esetében, az első generációs sapiens – neanderthalis hibridek csak az egyik szülői fajjal tudtak szaporodóképes utódokat létrehozni, részben a két faj között kialakuló genetikai inkompatibilitásnak köszönhetően. (Itt kb. arra kell gondolni, hogy egy komplexben együtt működő fehérjék egy fajon belül általában együtt változnak, de két nagyon régen elvált vonalban ellentétes irányban is változhatnak, így a hibridben már gondok lépnek fel a komplex működése során.) Ez nem új elmélet, már 2014-ben is komolyabban felvetődött, hogy a hibrid hímek sterilek lehettek azóta pedig több más eredmény is megerősíteni látszik.
Persze ezek a hibridizációk nem csak a középső paleolitikumban zajlottak, hanem ismételten előfordulhattak ahol és amikor csak az ősi H. sapiens és H. neanderthalis populációk egyazon területen éltek. És egy sokkal korábbi, (több) százezer évesre becsült hibridizációs esemény nyomát azért megtalálni a neandervölgyi genom két specifikus darabjában, a mitokondriális DNS-ben és az Y kromoszómában.
Ezek ugye genomunknak azoknak a darabjai, amelyek szigorúan anyai, illetve apai vonalon öröklődnek. Nem zavarja őket holmi rekombináció, ha esetleg összeszednek valami mutációt, akkor hűen tovább adják a lány, illetve fiú utódoknak.
A jelenleg ismert neandervölgyi genomok egyik érdekessége, hogy a belőlük izolált mitokondriális DNS (mtDNS), illetve Y kromoszóma alapján a neandervölgyiek közelebbi rokonok kellett volna legyenek a modern emberrel, mint a gyeniszovaival. Viszont a sokkal kiterjedtebb (sejtmagi) genom-adatok ezzel ellentétes képet festenek: eszerint a gyeniszovai és neandervölgyi populációk közös őse hamarabb vált el a modern ember ősétől.
Ez a két, látszólag egymásnak ellentmondó adat egy módon hozható közös nevezőre egy tavalyi Science cikk szerint: ha azt feltételezzük, hogy valamikor 100-370 ezer évvel ezelőtt az akkori ősi H. sapiens-ek és a neandervölgyiek közti hibridizáció eredményeképpen bekerült az ősi modern emberi mtDNS, illetve Y kromoszóma a neandervölgyiekbe és sikeresen “kiszorította” az ősi mtDNS és Y kromoszómás vonalakat. (Hogy ez esetben pontosan mit jelent a “kiszorította” arra max. ötletelhetünk, de ne feltétlenül gondoljunk egy aktív folyamatra, lehet hogy egyszerűen véletlen, hogy ezek az ősi “hibridek” maradtak fenn később Európában.) Ha ez valóban így van, akkor, ha valaha sikerülne mintát izolálni a spanyol Atapuerca közelében levő Sima de los Huesos barlangban talált kb. 400 ezer éves neandervölgyi mintákból, joggal remélhetnénk, hogy azok egy ősibb mtDNS-t mutatnának.
Végül, már inkább csak megjegyzés szintjén: a neandervölgyi introgressziónak jól dokumentálható hatása van ma is és ez lehet az egyik oka, hogy nem hígult ki teljesen a genomunkból. Például az immunrendszer működésében már korábban is találtak olyan neandervölgyi-eredetű génvariánsokat, amelyek erős szelekciós nyomás alatt vannak, így azt feltételezzük, hogy korabeli fertőzések esetében valamilyen előnyt adhattak hordozóinak. De, ezek a kis szekvenciák kétélű fegyverként is működhetnek.
Amikor a COVID-19 járvány elején felmerült, hogy a nagyon eltérő erősségű megbetegedéseknek genetikai oka is lehet, Pääbo és egyik munkatársa kimutatták, hogy az egyik DNS szakasz, amit kapcsolatba hoztak a súlyosabb lefolyású betegséggel, pont egy olyan genetikai variánshoz (allélhoz) kacsolható, ami – úgy tűnik – neandervölgyi eredetű.
Ez a harmadik kromoszómán levő régió az immunválaszban is fontos kemokineket (is) kódol. A betegségre hajlamosító allél (rs35044562 a pontos neve) hiányzik a modern afrikai genomokból, ellenben homozigóta formába van jelen az 50 ezer éves Horvátországból előkerült Vindija 33.19 neandervölgyi leletben, vagyis pont azt a mintázatot mutatja, amit klasszikusan a neandervölgyi genetikai introgresszióról gondolunk. Bár még a pontosan nem értjük, hogy az introgresszált régió miben különbözik, elképzelhető, hogy az erősebben aktivált immunválasz, ami más patogének ellenében hasznos lehet(ett), ebben járványban ellenkező hatást ér el.
(A borítókép forrása a Nature News volt.)
Hajdinjak, M., Mafessoni, F., Skov, L. et al. (2021) Initial Upper Palaeolithic humans in Europe had recent Neanderthal ancestry. Nature 592, 253–257. doi: 10.1038/s41586-021-03335-3.
Prüfer, K., Posth, C., Yu, H. et al. (2021) A genome sequence from a modern human skull over 45,000 years old from Zlatý kůň in Czechia. Nat Ecol Evol doi: 10.1038/s41559-021-01443-x.
Petr M, Hajdinjak M, Fu Q, Essel E, Rougier H, et al. (2020) The evolutionary history of Neanderthal and Denisovan Y chromosomes. Science 369: 1653-1656. doi: 10.1126/science.abb6460.
Zeberg, H., Pääbo, S. (2020) The major genetic risk factor for severe COVID-19 is inherited from Neanderthals. Nature 587, 610–612. doi: 10.1038/s41586-020-2818-3.