L’incrocio tra Neanderthal e homo sapiens è durato 7.000 anni

L’analisi del genoma, condotta anche da Benjamin Peter dell’Università di Rochester a New York e del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology (MPI-EVA) di Lipsia, in Germania, è statapubblicatanel numero cartaceo del 13 dicembre della rivistaScience.

I due autori principali sono Leonardo Iasi, uno studente laureato presso MPI-EVA, e Manjusha Chintalapati, un ex borsista post-dottorato dell’UC Berkeley ora presso la società Ancestry DNA.

La maggiore durata del flusso genico può aiutare a spiegare, ad esempio, perché gli asiatici orientali hanno circa il 20% in più di geni di Neanderthal rispetto agli europei e agli asiatici occidentali.

Se gli esseri umani moderni si fossero spostati verso est circa 47.000 anni fa, come suggeriscono i siti archeologici, avrebbero già avuto geni di Neanderthal mescolati.

“Dimostriamo che il periodo di miscelazione è stato piuttosto complesso e potrebbe aver richiesto molto tempo. Gruppi diversi potrebbero essersi separati durante il periodo di 6.000-7.000 anni e alcuni gruppi potrebbero aver continuato a mescolarsi per un periodo di tempo più lungo”, ha detto Peter. “Ma un singolo periodo condiviso di flusso genico si adatta meglio ai dati”.

“Uno dei risultati principali è la stima precisa dei tempi della mescolanza di Neanderthal, che è stata precedentemente stimata utilizzando singoli campioni antichi o in individui odierni. Nessuno aveva provato a modellare tutti i campioni antichi insieme”, ha detto Chintalapati. “Questo ci ha permesso di costruire un quadro più completo del passato”.

Nel 2016, Moorjani ha sperimentato un metodo per dedurre i tempi del flusso genico dei Neanderthal utilizzando genomi spesso incompleti di individui antichi. A quel tempo, erano disponibili solo cinque genomi arcaici di Homo sapiens.

Per il nuovo studio, Iasi, Chintalapati e i loro colleghi hanno impiegato questa tecnica con 58 genomi precedentemente sequenziati di antichi Homo sapiens vissuti in Europa, Asia occidentale e centrale negli ultimi 45.000 anni e i genomi di 275 esseri umani contemporanei in tutto il mondo per fornire una data più precisa, 47.000 anni fa.

Piuttosto che presumere che il flusso genico si sia verificato in una singola generazione, hanno provato modelli più complessi sviluppati da Iasi e Peter per stabilire che l’incrocio si estendeva per circa 7.000 anni, piuttosto che essere intermittente.

La tempistica dell’incrocio tra i Neanderthal e gli esseri umani moderni è stata corroborata da un altro studio indipendente condotto dai ricercatori MPI-EVA ed è stato pubblicato il 12 dicembre sulla rivistaNature.

Questo studio, un’analisi di due genomi di Homo sapiens appena sequenziati che vivevano circa 45.000 anni fa, ha anche trovato una data di 47.000 anni fa.

“Sebbene i genomi antichi siano stati pubblicati in studi precedenti, non erano stati analizzati per esaminare l’ascendenza dei Neanderthal in questo modo dettagliato. Abbiamo creato un catalogo di segmenti di ascendenza dei Neanderthal negli esseri umani moderni. Analizzando congiuntamente tutti questi campioni insieme, abbiamo dedotto che il periodo di flusso genico era di circa 7.000 anni”, ha detto Chintalapati.

“Il gruppo ha sequenziato nuovi campioni di DNA antico che hanno permesso loro di datare direttamente il flusso genico dei Neanderthal. E hanno trovato un tempismo simile al nostro”.

Il team dell’UC Berkeley/MPI-EVA ha anche analizzato le regioni del genoma umano moderno che contengono geni ereditati dai Neanderthal e alcune aree che sono totalmente prive di geni di Neanderthal.

Hanno scoperto che le aree prive di geni di Neanderthal, i cosiddetti deserti arcaici o di Neanderthal, si sono sviluppate rapidamente dopo che i due gruppi si sono incrociati, suggerendo che alcune varianti genetiche di Neanderthal in quelle aree del genoma devono essere state letali per gli esseri umani moderni.

I primi campioni umani moderni che risalgono a più di 40.000 anni fa – campioni provenienti dalla grotta di Oase in Romania, Ust’-Ishim in Russia, Zlatý kůň nella Repubblica Ceca, Tianyuan in Cina e Bacho Kiro in Bulgaria – contenevano già questi deserti nei loro genomi.

“Abbiamo scoperto che i primi esseri umani moderni di 40.000 anni fa non hanno alcuna discendenza nei deserti, quindi questi deserti potrebbero essersi formati molto rapidamente dopo il flusso genico”, ha detto Iasi.

“Abbiamo anche esaminato i cambiamenti nella frequenza degli antenati dei Neanderthal nel tempo e in tutto il genoma e abbiamo trovato regioni che sono presenti ad alta frequenza, forse perché portano varianti benefiche che sono state introgredite dai Neanderthal”.

La maggior parte dei geni di Neanderthal ad alta frequenza sono correlati alla funzione immunitaria, allapigmentazione della pellee al metabolismo, come riportato in alcuni studi precedenti.

Una variante del gene immunitario ereditata dai Neanderthal conferisce effetti protettivi al coronavirus che causa il COVID-19, ad esempio.

Alcuni dei geni di Neanderthal coinvolti nel sistema immunitario e nella pigmentazione della pelle sono effettivamente aumentati di frequenza nell’Homo sapiens nel tempo, il che implica che potrebbero essere stati vantaggiosi per la sopravvivenza umana.

“I Neanderthal vivevano al di fuori dell’Africa in climi rigidi dell’era glaciale e si adattarono al clima e agli agenti patogeni di questi ambienti. Quando gli esseri umani moderni hanno lasciato l’Africa e si sono incrociati con i Neanderthal, alcuni individui hanno ereditato i geni dei Neanderthal che presumibilmente hanno permesso loro di adattarsi e prosperare meglio nell’ambiente”, ha detto Iasi.

“Il fatto che troviamo alcune di queste regioni già in campioni di 30.000 anni fa dimostra che alcune di queste regioni si sono effettivamente adattate immediatamente dopo l’introgressione”, ha aggiunto Chintalapati.

Altri geni, come il gene che conferisce resistenza ai coronavirus, potrebbero non essere stati immediatamente utili, ma lo sono diventati in seguito.

“L’ambiente cambia e quindi alcuni geni diventano benefici”, ha detto Peter.

Moorjani sta attualmente esaminando le sequenze di Neanderthal in persone di origine asiatica orientale, che non solo hanno una percentuale maggiore di geni di Neanderthal, ma anche alcuni geni – fino allo 0,1% del loro genoma – provenienti da un altro gruppo di ominidi primitivi, i Denisoviani.

“È davvero fantastico poter effettivamente sbirciare nel passato e vedere come le varianti ereditate dai nostri cugini evolutivi, Neanderthal e Denisova, sono cambiate nel tempo”, ha detto Moorjani. “Questo ci permette di capire le dinamiche della miscela di Neanderthal e esseri umani moderni”.