Le sequenze di DNA di Neanderthal potrebbero essere più comuni negli africani moderni di quanto si pensasse in precedenza, e diverse popolazioni non africane hanno livelli di antenati di Neanderthal sorprendentemente simili tra loro, trova uno studio pubblicato il 30 gennaio sulla rivista Cellula . I ricercatori sono arrivati ​​a questi risultati sviluppando un nuovo metodo statistico, chiamato IBDmix, identificare sequenze di Neanderthal nei genomi degli esseri umani moderni. I risultati suggeriscono anche che i genomi africani contengano sequenze di Neanderthal in parte dovute alla retromigrazione degli antenati degli europei attuali.

"Il nostro studio è significativo perché fornisce nuove importanti intuizioni sulla storia umana e sui modelli di ascendenza di Neanderthal in popolazioni globalmente diverse, ", afferma l'autore senior dello studio Joshua Akey della Princeton University. "I nostri risultati perfezionano i cataloghi delle regioni genomiche in cui la sequenza di Neanderthal era deleteria e vantaggiosa e dimostrano che i resti dei genomi di Neanderthal sopravvivono in ogni moderna popolazione umana studiata fino ad oggi".

Studi precedenti hanno suggerito che gli asiatici orientali hanno circa il 20% in più di antenati di Neanderthal rispetto agli europei. Ma i nuovi risultati suggeriscono che queste stime potrebbero essere state distorte a causa di limitazioni metodologiche. Approcci precedentemente sviluppati, come S*, utilizzare un pannello di riferimento moderno, di solito una popolazione africana che si presume non abbia antenati di Neanderthal. Ma se il pannello di riferimento contiene inaspettatamente sequenze di Neanderthal, allora il metodo sottovaluterà l'ascendenza di Neanderthal negli esseri umani moderni.

Per affrontare questo problema, Akey e i suoi colleghi hanno sviluppato IBDmix come una nuova categoria di metodi per rilevare l'ascendenza arcaica. Invece di utilizzare un pannello di riferimento moderno, l'approccio calcola la probabilità che il genotipo di un individuo sia condiviso identico per discendenza (IBD) con un genoma di riferimento arcaico. Rispetto a S*, IBDmix è un approccio meno distorto perché ha un potere statistico più elevato per rilevare sequenze arcaiche condivise e produce meno falsi positivi.

I ricercatori hanno applicato IBDmix a 2, 504 individui moderni del Progetto 1000 Genomi, che rappresenta popolazioni geograficamente diverse, e ha usato il riferimento Altai Neanderthal per identificare la sequenza di Neanderthal in questi individui. Hanno identificato in modo robusto le regioni di origine neandertaliana negli africani per la prima volta, individuando in media 17 megabasi (Mb) di sequenza di Neanderthal per individuo nei campioni africani analizzati (che corrisponde a circa lo 0,3% del genoma), rispetto a meno di un megabase riportato in studi precedenti. Più del 94% della sequenza di Neanderthal identificata nei campioni africani è stata condivisa con non africani.

I ricercatori hanno anche osservato livelli di antenati di Neanderthal negli europei (51 Mb/individuo), Asiatici dell'est (55 Mb/individuale), e sud-asiatici (55 Mb/individuo) che erano sorprendentemente simili tra loro. Sorprendentemente, Gli asiatici orientali avevano solo l'8% in più di antenati di Neanderthal rispetto agli europei, in contrasto con i rapporti precedenti del 20%. "Ciò suggerisce che la maggior parte degli antenati di Neanderthal che gli individui hanno oggi può essere ricondotta a un comune evento di ibridazione che coinvolge la popolazione ancestrale a tutti i non africani, che si verifica poco dopo la dispersione fuori dall'Africa, "dice Akey.

Per esplorare potenziali spiegazioni per l'inaspettatamente alta ascendenza di Neanderthal negli africani, i ricercatori hanno quindi confrontato i dati reali con i dati del genotipo simulato derivati ​​da diversi modelli demografici. Questa analisi ha preso in considerazione varie caratteristiche di sequenza, come la lunghezza dei segmenti arcaici condivisi, la frequenza di questi segmenti negli africani, e la quantità di sequenza condivisa esclusivamente tra popolazioni africane e non africane.

Hanno scoperto che gli africani condividono esclusivamente il 7,2% della sequenza di Neanderthal con gli europei, rispetto a solo il 2% con gli asiatici orientali. Le simulazioni hanno mostrato che bassi livelli di retromigrazione persistono negli ultimi 20, 000 anni possono replicare le caratteristiche dei dati e potrebbero quindi essere una possibile spiegazione per i livelli di discendenza osservati tra le diverse popolazioni moderne. I risultati suggeriscono che i metodi sviluppati in precedenza che utilizzano una popolazione di riferimento africana tendono a sottovalutare gli antenati di Neanderthal in misura maggiore negli europei rispetto agli asiatici orientali. "Collettivamente, questi risultati mostrano che le stime degli antenati di Neanderthal negli asiatici orientali e negli europei erano distorte a causa di migrazioni indietro non spiegate dagli antenati europei in Africa, "dice Akey.

Ma il flusso genico è andato in entrambe le direzioni. I dati suggeriscono anche che ci sia stata una dispersione di esseri umani moderni fuori dall'Africa circa 200, 000 anni fa, e questo gruppo si è ibridato con i Neanderthal, introducendo il DNA umano moderno nei genomi dei Neanderthal. Secondo gli autori, sia le dispersioni fuori dall'Africa che in Africa devono essere prese in considerazione quando si interpretano i modelli globali di variazione genomica.

"Mi colpisce il fatto che spesso concettualizziamo la storia umana in termini molto semplici, " dice Akey. "Per esempio, spesso immaginiamo che ci sia stata una sola dispersione dall'Africa avvenuta 60, 000 a 80, 000 anni fa che ha portato al popolamento del mondo. Però, i nostri risultati mostrano che questa storia è stata molto più interessante e ci sono state molte ondate di dispersione dall'Africa, alcuni dei quali hanno portato alla commistione tra gli esseri umani moderni e i Neanderthal che vediamo oggi nei genomi di tutti gli individui viventi".

Usando IBDmix, i ricercatori hanno anche identificato 51 aplotipi di Neanderthal ad alta frequenza, insiemi di variazioni del DNA che tendono ad essere ereditati insieme, negli esseri umani moderni, compresi molti che non sono stati rilevati con metodi precedentemente sviluppati. Per la prima volta, hanno rilevato aplotipi di Neanderthal ad alta frequenza negli africani, e le regioni contenenti questi aplotipi sono arricchite per i geni coinvolti nella funzione immunitaria e nella sensibilità alle radiazioni ultraviolette. Questi aplotipi possono riflettere esempi di sequenze benefiche di Neanderthal che vengono rapidamente portate ad alta frequenza negli esseri umani moderni attraverso un processo noto come introgressione adattiva. "Questi nuovi risultati forniscono informazioni sulla storia evolutiva di queste popolazioni, le pressioni selettive che hanno dovuto affrontare, e l'attuale variazione di salute e malattia, "dice Akey.

Gli autori notano diversi limiti del loro approccio. Poiché IBDmix richiede un genoma di riferimento arcaico, non è adatto per scoprire sequenze condivise tra umani moderni e lignaggi ominidi sconosciuti o non sequenziati. Inoltre, l'approccio richiede genomi sequenziati da almeno dieci individui per inferenze robuste. Negli studi futuri, Akey e il suo team intendono applicare il loro approccio ad altre popolazioni africane, caratterizzare funzionalmente sequenze di Neanderthal che possono essere vantaggiose, e studiare le implicazioni di queste sequenze arcaiche nella moderna salute e malattia umana.