Ukryta katastrofa sprzed 75 tys. lat. Tak zaczęło się wymieranie neandertalczyków
Zniknięcie neandertalczyków z powierzchni Ziemi około 40 tys. lat temu to jedna z największych zagadek w historii ewolucji. Choć współczesna nauka coraz lepiej radzi sobie z odczytywaniem przeszłości z kopalnego DNA, to wciąż pełno w niej białych plam.
Najnowsze badania, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie PNAS, udowadniają, że populacja naszych ewolucyjnych kuzynów przeszła dramatyczny kryzys. Okazuje się, że zanim ostatecznie ustąpili miejsca Homo sapiens, niemal wszyscy europejscy neandertalczycy pochodzili od jednej, nielicznej grupy ocalałych, co drastycznie zubożyło ich pulę genetyczną.
Zabójcze zlodowacenie i francuski azyl
Międzynarodowy zespół badawczy, którym kierował profesor Cosimo Posth z Uniwersytetu w Tybindze, postanowił prześledzić demograficzną historię ostatnich neandertalczyków. Z wcześniejszych ustaleń wynikało, że rozległe i różnorodne populacje zamieszkujące Europę w pewnym momencie niemal całkowicie zniknęły.
Połączenie nowych analiz genetycznych z danymi archeologicznymi pozwoliło wreszcie ustalić, dlaczego tak się stało. Około 75 tys. lat temu kontynent nawiedziły niezwykle surowe warunki klimatyczne. Ta potężna zmiana środowiskowa doprowadziła do zapaści demograficznej. Przetrwali tylko ci, którym udało się schronić w specyficznym klimatycznym azylu, znajdującym się na terenach dzisiejszej południowo-zachodniej Francji.
To właśnie tam, w swoistym ewolucyjnym wąskim gardle, kształtowała się nowa linia gatunku. Naukowcy odkryli, że dziesięć tysięcy lat później, czyli około 65 tys. lat temu, potomkowie tych nielicznych ocalałych opuścili francuskie schronienie i ponownie rozprzestrzenili się po całej Europie.
Skutki tego wydarzenia okazały się jednak brzemienne w skutkach, co dobitnie pokazują odczyty. Prawie wszyscy późni neandertalczycy, których szczątki odnajdujemy dzisiaj na ogromnym obszarze od Półwyspu Iberyjskiego aż po Kaukaz, wywodzą się genetycznie z tej jednej ocalałej populacji.
Więcej na Spider's Web:
Kopalne DNA zdradza tajemnicę zębów i kości
Aby dojść do tych fascynujących wniosków, badacze musieli zajrzeć w głąb komórek naszych przodków. Zespół skupił się na mitochondriach pobranych z zębów i kości odnalezionych w jaskiniach.
Jak tłumaczy główna autorka badania, Charoula Fotiadou, mitochondrialne DNA dziedziczy się niezależnie od tego głównego, zawartego w jądrze komórkowym. Choć niesie ono mniej informacji genetycznych, to znacznie dłużej przetrwa w bezlitosnych warunkach i jest łatwiejsze do wyizolowania z pradawnych szczątków.
Naukowcy zsekwencjonowali materiał dziesięciu zupełnie nowych osobników, których szczątki odnaleziono na stanowiskach archeologicznych w Belgii, Francji, Niemczech oraz Serbii. Te cenne informacje zestawiono następnie z niemal pięćdziesięcioma wcześniej opublikowanymi próbkami oraz z ogromną bazą danych archeologicznych ROAD.
MtDNA mutuje znacznie rzadziej niż DNA jądrowe, które odgrywa kluczową rolę w określaniu naszego wyglądu i budowy fizycznej. Jednak stopień zróżnicowania w próbkach mtDNA pozwala zrozumieć, jak blisko spokrewnione były ze sobą grupy neandertalczyków, z których pochodzą skamieniałości kości i zębów – mówi prof. Thorsten Uthmeier z Katedry Prehistorii i Historii Wczesnej.
Innowacyjne metody analityczne, takie jak dekodowanie informacji genetycznej poprzez rozbicie DNA na sekwencje pojedynczych genów, umożliwiły włączenie do badania próbek, których analiza wcześniej okazała się niemożliwa.
Porównując nowo zdekodowane mtDNA z istniejącym mtDNA, naukowcy byli teraz w stanie nie tylko ustalić pokrewieństwo, ale także oszacować wiek na podstawie samych danych genetycznych. Możliwość określenia wieku próbek w ten sposób to ważny postęp, ponieważ konwencjonalne metody datowania okazały się nieodpowiednie do datowania wielu próbek.
To unikalne połączenie twardych dowodów z laboratorium i skrupulatnych pomiarów przestrzennych pozwoliło na precyzyjne odtworzenie migracji oraz zmian wielkości populacji na osi czasu.
Brak różnorodności gwoździem do trumny
Odtworzona historia rysuje się w dość ponurych barwach. Choć neandertalczycy zamieszkiwali Europę nieprzerwanie przez setki tysięcy lat, to wspomniane zwężenie puli genetycznej u schyłku ich istnienia miało tragiczne konsekwencje.
Zespół profesora Postha wykorzystał zaawansowane modele statystyczne, by sprawdzić, jak zmieniała się różnorodność w ich DNA. Okazało się, że populacja wcale nie była stabilna. Wręcz przeciwnie, około 45 tys. lat temu rozpoczął się kolejny, niezwykle gwałtowny spadek liczebności.
Kryzys ten osiągnął swoje apogeum zaledwie trzy tysiące lat później, uderzając w neandertalczyków tuż przed ich całkowitym wyginięciem. Jak podkreśla profesor Posth, pod względem genetycznym późni neandertalczycy byli grupą niezwykle homogeniczną.
Wszystko wskazuje na to, że niska różnorodność genetyczna, połączona z postępującą izolacją coraz mniejszych grup, mocno osłabiła ten gatunek. To właśnie ta ukryta w genach słabość mogła w znacznym stopniu przyczynić się do ostatecznego zniknięcia neandertalczyków z powierzchni Ziemi, zaledwie chwilę po tym, jak Europę zaczął opanowywać Homo sapiens.
Główna ilustracja: Rekonstrukcja wyglądu neandertalczyka w Muzeum Historii Naturalnej w Londynie. (Zdjęcie: Allan Henderson na licencji CC BY 2.0)
