Meis on küll neandertallaste geenid, kuid üks oluline osa on siiski kadunud

Neandertali inimese kuju Saksamaal Neandertali muuseumis. Foto: Shutterstock

Neandertallased, kaasaegsete inimeste lähimad sugulased, elasid Euroopas ja Aasias kuni oma väljasuremiseni umbes 30 000 aastat tagasi, kirjutab geneetikaprofessor Jenny Graves La Trobe ülikoolist ajakirjas The Conversation.

Geneetilised uuringud näitavad üha rohkem seoseid tänapäeva inimeste ja nende ammu kadunud sugulaste vahel – hiljutised leiud näitavad, et meie liikide vahel toimus intensiivne ristumine umbes 47 000 aastat tagasi. Kuid üks mõistatus püsib endiselt.

Tänapäeva inimeste genoomis on veidi neandertallaste DNA-d, mis pärineb peaaegu igast neandertallaste genoomi osast – välja arvatud Y-sugukromosoom, mis vastutab meeste tekkimise eest.

Mis siis juhtus neandertallaste Y-kromosoomiga? See võis kaduda juhuslikult, paaritumismustrite või kehvema funktsiooni tõttu. Vastus võib peituda sajandivanuses teoorias liikidevaheliste hübriidide tervise kohta.

Neandertallased ja nüüdisinimesed läksid Aafrikas oma teed umbes 550 000–765 000 aastat tagasi, kui neandertallased rändasid Euroopasse, kuid meie esivanemad jäid paigale. Nad kohtusid taas, kui Homo sapiens rändas umbes 40 000–50 000 aastat tagasi Euroopasse ja Aasiasse.

Teadlased on taastanud neandertallaste täieliku mees- ja naissoo genoomi tänu hästi säilinud luudele ja hammastele Euroopas ja Aasias. Neandertallaste genoom oli väga sarnane meie omale, sisaldades umbes 20 000 geeni 23 kromosoomis.

Nagu meilgi, oli neil kaks koopiat 22-st kromosoomist (üks kummaltki vanemalt) ja ka paar sugukromosoome. Naissool oli kaks X-kromosoomi, meessool üks X ja üks Y.

Y-kromosoome on raske järjestada, kuna need sisaldavad palju korduvat «rämps-DNA-d», nii et neandertallaste Y-genoom on ainult osaliselt järjestatud. Siiski sisaldab suur osa järjestatud DNA-st samu geene, mis on tänapäeva inimese Y-kromosoomis.

Tänapäeva inimestel käivitab Y-kromosoomi geen nimega SRY XY-embrüo arengu, mille järel areneb poisslaps. Eelduste kohaselt toimus sama ka neandertallastel, ehkki pole leitud neandertaallaste SRY-geeni.

Liikidevaheline paaritumine jättis meile neandertallaste geene

On palju märke, mis eristavad neandertallaste ja Homo sapiensi DNA järjestusi. Nii saab otsida neandertallaste DNA osi tänapäeva inimeste genoomidest.

Kõikide Euroopast pärit inimeste genoomides on umbes kahe protsendi jagu neandertallaste DNA-d. Aasia ja India päritolu inimeste genoomides on seda veelgi rohkem, samas kui Aafrika päritolu inimeste genoomides pole seda üldse. Mõnede iidsete Homo sapiensite genoomides oli seda isegi rohkem – umbes kuus protsenti – nii et neandertallaste geenid näivad järk-järgult kaduvat.

Suurem osa sellest neandertallaste DNA-st jõudis meieni 7000 aasta jooksul umbes 47 000 aastat tagasi, pärast seda, kui tänapäeva inimesed tulid Aafrikast Euroopasse, enne kui neandertallased umbes 30 000 aastat tagasi välja surid. Selle aja jooksul paaritusid neandertallased ja inimesed omavahel ohtrasti.

Vähemalt pool kogu neandertallaste genoomist saab kokku panna tänapäeva inimeste genoomidest leitud fragmentidest. Võime tänada oma neandertallastest esivanemaid omaduste eest nagu punased juuksed, artriit ja vastupanuvõime mõnedele haigustele.

Üks silmatorkav erand on. Ükski tänapäeva inimene ei kanna endas osa neandertallaste Y-kromosoomist.

Mis juhtus neandertallaste Y-kromosoomiga?

Kas neandertallaste Y-kromosoom kadus lihtsalt halva õnne tõttu? Kas see ei olnud tõhus? Kas neandertali naised, kuid mitte mehed, osalesid liikidevahelises paaritumises? Või oli neandertallaste Y-kromosoomis midagi toksilist, mis ei töötanud inimgeenidega?

Y-kromosoom kaob, kui selle kandjatel pole poegi, nii et see võis lihtsalt kaduda tuhandete põlvkondade jooksul.

Või äkki ei osalenud neandertallaste Y-kromosoom liikidevahelistes paaritumistes? Võib-olla olid just Homo sapiensi mehed need, kes armusid (või kauplesid, röövisid või vägistasid) neandertaallaste naisi? Nende naiste pojad oleksid kõik kandnud H. sapiensi Y-kromosoomi. Kuid seda ideed on raske sobitada leiuga, et tänapäeva inimestes pole jälgegi neandertallaste mitokondriaalsest DNA-st (mis pärineb ainult naisliinist).

Või äkki neandertallaste Y-kromosoom ei olnud lihtsalt nii hea kui Homo sapiensi oma. Neandertallaste populatsioonid olid alati väikesed, nii et kahjulikud mutatsioonid oleksid tõenäolisemalt kuhjunud.

Teame, et Y-kromosoomid, millel on eriti kasulik geen (näiteks rohkem, paremaid või kiiremaid spermatosoide tootvad geenid), asendavad kiiresti teised Y-kromosoomid populatsioonis (niinimetatud kaasahaaramise efekt).

Samuti teame, et Y-kromosoom degradeerub inimeste puhul üldiselt. On isegi võimalik, et neandertallaste Y-kromosoomilt kadus SRY, ja neandertallased haarati uue sugu määratleva geeni väljaarendamise protsessi, nagu mõnel näriliste liigil on juhtunud.

On veel võimalus, et neandertallaste Y-kromosoom ei töötanud teistsuguste geenidega tänapäeva inimestes.

Neandertaallaste Y-kromosoomi puudumist võib seletada «Haldane’i reegliga». 1920ndatel märkis Briti bioloog J.B.S. Haldane, et liikidevahelistes hübriidides, kui üks sugu on viljatu või haige, on see tõenäolisemalt sugu, millel on erinevad sugukromosoomid.

Imetajatel ja teistel loomadel, kellel on emastel XX-kromosoomid ja isastel XY, on ebaproportsionaalselt palju haigeid või viljatuid isashübriide. Lindudel, liblikatel ja teistel loomadel, kellel on isastel ZZ-kromosoomid ja emastel ZW, on selleks emased.

Paljud erinevate hiireliikide vahelised ristumised näitavad seda mustrit, nagu ka kaslaste ristumised. Näiteks lõvi-tiigri ristumistel on emased viljakad, kuid isased steriilsed.

Puudub endiselt hea selgitus Haldane’i reeglile. See on üks klassikalise geneetika püsivaid mõistatusi.

Kuid tundub mõistlik, et ühe liigi Y-kromosoom on arenenud töötama koos oma liigi teiste kromosoomide geenidega ja ei pruugi töötada teise liigi geenidega, mis sisaldavad isegi väikseid muutusi.

Teame, et Y-kromosoomi geenid arenevad palju kiiremini kui teiste kromosoomide geenid, ja mitmel neist on funktsioonid spermatosoide tootmises, mis võib selgitada isaste hübriidide viljatust.

See võib seletada, miks neandertallaste Y-kromosoom kadus. Samuti tõstatab see võimaluse, et just Y-kromosoomi tõttu tekkis reproduktiivne barjäär, mille tulemusena neandertallased ja inimesed muutusid erinevateks liikideks.