Генетичне дослідження показує, що предки людей майже вимерли близько 930 000 років тому. Ефект «пляшкового шийки» тривав приблизно 117 000 років, коли популяцію підтримувало менше 1 280 особин, що розмножуються.
У літописі скам’янілостей представників роду Homo у ранньому кам’яному віці на межі між раннім та середнім плейстоценом спостерігається загадкова прогалина. Серед викопних останків практично немає предків людей вік яких становить від 950 000 до 650 000 років.
Група дослідників під керівництвом Східнокитайського педагогічного університету проаналізувала геноми сучасних людей, щоб відновити ранню еволюцію виду Homo. Результати показують, що близько 930 000 років тому людство увійшло до «пляшкової шийки» і до 99% популяції було знищено.
Ця подія, як вважають науковці, пояснює не лише відсутність скам’янілостей. Якщо результати підтвердяться, прискорена еволюція, що призвела до виділення двох різних ліній та виникнення неандертальців та гейдельберзької людини (Homo heidelbergensis) – можливого предка Homo sapiens.
Що таке ефект «пляшкової шийки»
Ефект «пляшкової шийки» або генетичне вузьке місце — це різке скорочення популяції одного виду, пов’язане із змінами навколишнього середовища, катастрофічними подіями чи іншими зовнішніми факторами (наприклад, війни у людей або наслідки активного полювання у тварин).
Кількість особин і, як наслідок, генетична різноманітність у таких умовах зменшується, а вид виявляється на роздоріжжі між зникненням або подальшим відновленням популяції, адаптованої до нових умов.
Скорочення генетичних варіацій знижує стійкість популяції до зовнішніх умов та здатність адаптуватися та виживати в нових умовах. У такі періоди у виду спостерігається значний дрейф генів – випадкові зміни частоти алелів (різних форм одного гена), генотипів і навіть втрата окремих алелей.
Як проводилось дослідження
Катастрофічні події, пов’язані зі скороченням чисельності популяції, залишають сліди у генах нащадків. Наприклад, у 2018 році, аналізуючи наслідки скорочення генетичної різноманітності, вчені встановили, що близько 5 000 років тому людство в Старому світі (Африці та Євразії) зіткнулося з різким дефіцитом чоловіків – на одного самця припадало 17 самок.
Але якщо нещодавні події добре простежуються, то аналіз змін сотень тисяч років тому — проблема для вчених. Дослідники з Китаю розробили власний метод аналізу генів для реконструкції еволюційних змін – FitCoal (від англ. Fast Infinitesimal Time Coalescent – “швидке злиття за нескінченно малий час”).
Комп’ютерна модель оцінює ймовірність частоти розподілу різних алелів в геномі для нескінченно малих періодів часу, на які розділені мільйони років еволюції. Дослідники протестували модель на плодових мухах, у яких тривалість життя та еволюційні зміни протікають у рази швидше.
Для аналізу еволюції людини вчені порівняли секвеновані геноми 3 154 осіб із 50 популяцій з різних країн, у тому числі 10 африканських та 40, які проживають за межами регіону, в якому виникли перші люди. Дослідники моделювали різні умови, щоб знайти ті, які відповідають сучасному генетичному розмаїттю. Оптимальний сценарій передбачає майже повне вимирання наших предків близько 930 тисяч років тому.
Чому людство вимирало
За розрахунками вчених, до виникнення вузького місця населення древніх людей становила близько 98 000 особин, що розмножуються. Близько 930 000 років тому вона скоротилася до 1,3% (менше 1 280 осіб) і залишалася такою протягом 117 000 років. За цей час було втрачено до 65,85% генетичної різноманітності. Після цього населення поступово відновилося.
Дослідники вважають, що до скорочення населення призвело глобальне кліматичне зрушення. Геологічні дані показують, що планета в цей час стала холоднішою та сухішою. Перехід у середній плейстоцен пов’язаний із зміною циклів заледеніння Землі. У цей час клімат в Африці став екстремальнішим і непередбачуваним з довгими періодами посухи.
Кліматичні потрясіння створили несприятливі умови, що призвело до голоду та конфліктів, які ще більше скоротили чисельність населення. Для швидкого відновлення населення після проходження «пляшкового шийки» дослідники називають дві можливі причини: кліматичні зміни та соціальну еволюцію. Друга пов’язана з освоєнням вогню, ознаки використання якого тим часом знаходять на стоянках людей.
Втрачена хромосома
Один із наслідків різкого скорочення населення — прискорена еволюція. Зміни сприяли видоутворенню: поділу людства на дві гілки та злиттю наших предків двох хромосом в одну.
У більшості гомінід і у перших представників роду Homo 24 хромосоми, а у людей — 23. Друга хромосома у нашого виду сформувалася внаслідок злиття під час катастрофи та швидко поширилася в обмеженій популяції, вважають дослідники. Якщо це так, то давні люди, які жили близько 900 000 років тому, стали останніми загальними предками неандертальців та гейдельберців, від яких походять сучасні люди.
