Miłość homininów, czyli o przyciąganiu mimo różnic genetycznych

Kiedy w roku 2008 Svante Pääbo (laureat Nagrody Nobla w 2022 r.) zapowiedział, że w ciągu dwóch lat odczyta pełny genom naszego wymarłego od 40 tys. lat kuzyna, spotkało go powszechne niedowierzanie. Trudno się dziwić – raptem kilka lat wcześniej (w roku 2001) odczytano genom naszego własnego gatunku, co amerykański prezydent przyrównał do lądowania człowieka na Księżycu (i nie było w tym cienia przesady, ani pod względem kosztów tego przedsięwzięcia, ani jego znaczenia). Otóż poznanie genomu Homo neanderthalensis można przez analogię porównać do odwiedzin człowieka na Marsie. Pääbo jednak słowa dotrzymał – w 2010 r. jego zespół pokazał, jak wyglądał i czym różnił się od naszego kod genetyczny neandertalczyka. Co więcej, wykazał, że część tego DNA tkwi w genomach ludzi współczesnych, wszystkich poza subsaharyjskimi Afrykanami. To – przy okazji – potwierdziło tzw. hipotezę Pożegnania z Afryką. Skoro bowiem czarni Afrykanie nie mają domieszki neandertalskich genów, a wszyscy inni – tak, to znaczy, że do krzyżowania gatunków doszło już po opuszczeniu przez afrykańskich kolonistów ich macierzystego lądu. I dopiero ich potomkowie roznieśli te neandertalskie domieszki po świecie.

Już wtedy było jasne, że to nie tylko zakończenie pewnego etapu, ale i szerokie otwarcie na nowe i niezwykle ekscytujące zagadnienia, takie jak życie rodzinne i społeczne neandertalczyków, ich demografia, a może i psychika, też w końcu determinowana przez geny. Tempo, w jakim nadeszła odpowiedź na niektóre z tych pytań, okazało się niebywałe.

Parę tygodni temu z naukowej „stajni” Svante Pääbo doszły wieści, które zelektryzowały prasę na całym świecie. Poznaliśmy po raz pierwszy autentyczną neandertalską rodzinę i wzajemne relacje między jej członkami. A przynajmniej tak to większość mediów przedstawiała.

Kobiety z daleka

Odkrycia dokonano w Ałtaju. Ten rejon uwagę paleogenetyków ogniskuje od paru lat, gdyż z tamtejszych jaskiń Okładnikowa i Denisowa pochodzą najlepiej zachowane i najbogatsze znaleziska kopalnych genów praludzkich.

Tym razem obiektem badań były liczące sobie 54 tys. lat szczątki kostne i zęby z Jaskini Czagyrskiej, leżącej niedaleko Jaskini Okładnikowa i 100 km na zachód od Jaskini Denisowa. Same szczątki kopalne nie dały się łatwo przypisać do określonego gatunku, co przy znanym obecnie fakcie zamieszkiwania Ałtaju przez dziesiątki tysięcy lat przez co najmniej trzy podobne gatunki homininów (neandertalczyków, tzw. denisowian i ludzi współczesnych) nie powinno dziwić. Geny jednak okazały się jednoznaczne – wszystkie skamieniałości należały do neandertalczyków, co samo w sobie jest ciekawe, bo jeszcze całkiem niedawno uważaliśmy ten gatunek za typowo europejski.

Ale geny pokazały znacznie więcej: wśród 13 osobników, których zidentyfikowano, siedem było płci męskiej, a sześć żeńskiej, z tego pięć należało do dzieci, a reszta do dorosłych. Rzecz najciekawsza: w komórkach wielu osobników stwierdzono mitochondria o różnych genotypach, co nazywa się heteroplazmią. To zdarza się bardzo rzadko, gdyż oznacza, że organelle te, dziedziczone zwykle tylko od matki, zostały przekazane także przez ojca. Obecność heteroplazmii, w dodatku takiej samej, u tak licznych osobników, jest mocną przesłanką, że są one spokrewnione i że żyły jednocześnie – bo zjawisko to po kilku pokoleniach zanika. U dwóch osobników – mężczyzny i dziewczynki – genetyczne podobieństwo jest tak wielkie, że uznano je za ojca i córkę (mieli różne mitochondria, więc nie mogli być rodzeństwem). Inna para (nastoletni chłopiec i dorosła kobieta) wykazywała pokrewieństwo drugiego stopnia, więc można mówić o kuzynach.

Porównując mtDNA (mitochondrialne, dziedziczone po kądzieli i obecne u obu płci) i chromosomy Y (po mieczu, obecne tylko u osobników płci męskiej), stwierdzono ciekawą asymetrię genów. O ile mtDNA wykazywało wśród kobiet znaczny rozrzut, to geny na igreku były bardzo podobne. Można to tłumaczyć w ten sposób, że mężczyźni pozostawali przez całe życie w społeczności, w której się urodzili, a kobiety przybywały do niej z innych grup. Były one zapewne niewielkie, co wynika z niezwykle małego zróżnicowania genów jądrowych tej neandertalskiej społeczności; autorzy oceniają ich średnią liczebność na nie więcej niż 10 do 20 osobników. Być może były to więc grupy związane ścisłymi więzami rodzinnymi – inaczej niż u znacznie bardziej inkluzywnych grup ludzi współczesnych, nawet tych najbardziej prymitywnych.

Choć odczytanie tak szczegółowych relacji rodzinnych z tak odległej przeszłości wydaje się nieprawdopodobne, to warto zauważyć, że coś bardzo podobnego opisano już kilka lat temu z zupełnie innej jaskini, a intymne kontakty neandertalczyków, w tym również z innymi gatunkami, opisywano już wielokrotnie.

Mężczyźni identyczni

El Sidrón to jaskinia w Asturii, gdzie w początkach XXI w. wykopano szczątki co najmniej 12 osobników należących do H. neanderthalensis, datowanych na 49 tys. lat. Ze wszystkich udało się wyekstrahować geny, co rzadkie zważywszy na położenie jaskini na południu Europy (im cieplejszy klimat, tym słabiej zachowuje się DNA, stąd na przykład brak kopalnych genomów z Afryki). Jak na razie opisano głównie DNA mitochondrialne, łatwiejsze do wydobycia, bo w każdej komórce są setki, a czasem tysiące mitochondriów, ale tylko jedno jądro.

Co się okazało? Otóż wszyscy dorośli mężczyźni mieli bardzo podobne lub wręcz identyczne mtDNA. Świadczy to o tym, że ich matki były blisko spokrewnione, a może nawet niektórzy pochodzili od tej samej. Natomiast kobiety miały różne mtDNA i nie wykazywały bliskiego pokrewieństwa. Jak wynikało z analizy kontekstu ułożenia szczątków, wszystkie pogrzebane zostały najpewniej równocześnie. Autorzy odkrycia zinterpretowali więc całą dwunastkę jako członków jednej grupy rodzinnej, w której obowiązywała tak zwana patrylokalność: mężczyźni byli spokrewnieni i pozostawali w grupie, kobiety dołączały do niej z innych, nawet odległych grup. Jak widać, to sytuacja niezwykle podobna do tej, którą zaobserwowano w Jaskini Czagyrskiej.

To nie wszystko. Analiza mtDNA szczątków z El Sidrón pozwoliła nawet ustalić przypuszczalne związki dzieci z dorosłymi. I tak, młodociany osobnik nazwany numerem 2 wydaje się dzieckiem (lub bardzo bliskim krewnym) dorosłej kobiety o numerze 5, a dziecko numer 1 i niemowlę są najpewniej potomstwem jednej kobiety oznaczonej numerem 4. Na tej podstawie wysnuto wniosek, że okres między kolejnymi ciążami wśród neandertalskich kobiet mógł wynosić między 3 a 4 lata, co nawiasem mówiąc, odpowiada stosunkom panującym u wielu grup współczesnych łowców i zbieraczy.

Najciekawsze przyszło jednak później i nie dotyczyło genów. Na wielu fragmentach kostnych zidentyfikowano wyraźne ślady nacięć narzędziami kamiennymi, co wydaje się przejawem kanibalizmu (skądinąd znanego i z wielu innych stanowisk neandertalskich). Wobec mnogości ludzkich kości w jaskini (dotąd odkopano ponad 1800 fragmentów) i przy niezwykłym ubóstwie kości zwierzęcych najprostsza interpretacja wydaje się taka, że mamy tu do czynienia z ofiarami ataku jednej grupy neandertalskiej na drugą i późniejszej uczty wyprawionej przez zwycięzców, którzy po skończonym posiłku niedojedzone resztki wrzucili do jaskini.

Na temat domniemanej agresji neandertalczyków wiemy jednak niewiele, a geny znacznie więcej mówią o ich miłosnych podbojach. Nierzadko są to zresztą geny zawarte w genomach innych homininów, gdyż rodziny neandertalskie – dziś wiemy to na pewno – bywały wielogatunkowe. Najlepiej widać to na przykładzie wspomnianej już jaskini Denisowa, gdzie szczątki (i geny) trzech różnych gatunków, które w przedziale między 60 a 40 tys. lat temu musiały spotykać się ze sobą, wykazują ślady krzyżowania się we wszystkich możliwych konfiguracjach. A jeden okaz zarejestrował nawet taką hybrydyzację międzygatunkową dosłownie in flagranti.

Pary mieszane

O istnieniu tajemniczego ludu denisowian wiemy dopiero od 2009 r. Wtedy zespół Svante Pääbo opublikował genom mtDNA z pojedynczej kostki palcowej (paliczka) i okazało się, że różni się on znacznie zarówno od mtDNA neandertalczyków, jak i ludzi współczesnych. Było to o tyle dziwne, że nie znano wówczas żadnego innego hominina z czasów, z których ta kostka pochodziła (ok. 50 tys. lat temu). Było to wielkie osiągnięcie, ale też wyzwanie do poszukiwań – już rok później zakończonych spektakularnym sukcesem w postaci genomu jądrowego denisowianki. Tak rozpoczęła się cała seria niespodzianek i sensacji.

Genom jądrowy okazał się znacznie bliższy neandertalskiemu niż naszemu, dokładnie odwrotnie niż w przypadku mtDNA, co tylko potwierdziło, że oba te genomy ewoluują w dużej mierze niezależnie. Ale prawdziwą sensacją było odkrycie w 2018 r. genomu dziewczynki, której nadano imię Denny (od jaskini Denisowa). Okazało się, że nie była ona ani denisowianką, ani neandertalką, ani nawet przedstawicielką Homo sapiens, choć żadnego innego gatunku w tej jaskini nie znaleziono. Kim więc była?

Jej genom jądrowy był hybrydą – równo 50 proc. DNA pochodziło od neandertalki, druga połowa – od denisowianina. Co więcej, w genomie ojca dziewczynki odnaleziono też fragment DNA jakiegoś znacznie starszego, choć nie określonego hominina, a także domieszki genów neandertalskich. Jak widać, by móc coś powiedzieć na temat rodziny, wystarczy nieraz znajomość genomu jednego tylko osobnika, bo przecież pochodzi on od dwojga rodziców i badając jego geny, badamy de facto genomy całej trójki. Do tego jeszcze genomy matczyny i ojcowskie też kryją w sobie genetyczne bagaże ich przodków.

Teraz wiemy już, że neandertalczycy krzyżowali się z H. sapiens, denisowianie z nami (do dziś Melanezyjczycy i australijscy Aborygeni mają 4–6 proc. denisowiańskich genów), neandertalczycy i denisowianie między sobą, a wszystkie te gatunki mają też fragmenty genów jakichś „archaicznych ludzi”. Można zatem uznać za pewne, że hybrydyzacja była wśród gatunków rodzaju Homo czymś niemal powszechnym. W Europie też.

Domieszki sprzed lat

Najciekawszym okresem dla zrozumienia relacji między neandertalczykami a ludźmi współczesnymi jest okres między 45 a 40 tys. lat, gdy do zamieszkanej od dawna przez neandertalczyków Europy przybyli z zewnątrz przedstawiciele H. sapiens i wkrótce potem ich neandertalscy kuzyni wymarli. Zwykle przyjmujemy, że to my się do tego przyczyniliśmy, być może w bardzo krwawy sposób. Ale to coraz mniej pewne.

Do niedawna jedynym okazem, który mógł coś powiedzieć na ten temat, była żuchwa z Jaskini Peştera cu Oase w Rumunii, z której w 2015 r. udało się wydobyć kopalne DNA. Okazało się, że skamieniałość ta należała do mężczyzny i miała aż 5 do 11 proc. DNA neandertalskiego (u dzisiejszych Europejczyków to 1–3 proc.). W dodatku te obce domieszki stanowiły długie odcinki na chromosomach. A to pozwala określić, kiedy doszło do hybrydyzacji, bo wskutek wymiany fragmentów chromosomów podczas zapłodnienia długość nietkniętych odcinków szybko się skraca. W przypadku owego „pra-Rumuna” do krzyżowania musiało dojść zaledwie 4 do 6 pokoleń przed jego narodzeniem, a więc przynajmniej jeden z jego prapradziadków mógł być neandertalczykiem. To nie wyglądało na wrogie przejęcie.

Jeden okaz to z pewnością jednak za mało, by rozstrzygać w tak ważnych kwestiach, ale w ubiegłym roku ukazały się dwa artykuły o nowych odkryciach najstarszych H. sapiens w Europie. W obu przypadkach okazy wykazały spore domieszki neandertalskiego DNA, w tym jeden wskazujący, że do krzyżowania doszło już na naszym kontynencie. Tak samo jak w Rumunii.

Jednym z tych znalezisk jest odkopana niedawno dobrze zachowana czaszka kobiety ze stanowiska Zlatý kůň w Czechach, sprzed ok. 45 tys. lat, drugim – równie stare, choć znacznie bardziej fragmentaryczne szczątki trzech ludzi współczesnych z jaskini Bacho Kiro w Bułgarii. Osobniki z Bułgarii, żyjące między 45,9 a 42,6 tys. lat, mają w swych genomach ślady neandertalskich przodków. Co więcej, dwa osobniki męskie mają identyczne mtDNA, co może wskazywać, że nie tylko u neandertalczyków, ale i wczesnych H. sapiens mężczyźni długo pozostawali w swej grupie rodzinnej.

Domieszki neandertalskie u ludzi z Baczo Kiro są mniej liczne niż u osobnika z Rumunii, mniej też niż u kobiety z Czech, ale i tak jest ich sporo więcej niż u współczesnych Europejczyków – 3,4–3,8 proc. – a odcinki neandertalskich chromosomów są dłuższe i wskazują, że hybrydyzacja nastąpiła zaledwie sześć lub siedem pokoleń wcześniej, więc najpewniej doszło do niej na terenie dzisiejszej Bułgarii. Natomiast neandertalscy przodkowie kobiety z Czech żyli znacznie wcześniej, sądząc z długości jej chromosomowych fragmentów – jakieś 70–80 pokoleń, czyli ok. 2 do 3 tys. lat przed nią.

Kultura wrogości

Na relacje neandertalczyków i ludzi współczesnych należy spojrzeć w nowy sposób z jeszcze jednego powodu. Używane przez najwcześniejsze populacje neandertalsko-współczesne z Europy narzędzia kamienne i inne artefakty są odmienne od typowo neandertalskich, ale też i od późniejszych, wytwarzanych przez Europejczyków z czasów już po ostatecznym odejściu neandertalczyków. Może więc w tych czasach koegzystencji dzielono się nie tylko genami, ale też – w ramach wspólnej, mieszanej, paneuropejskiej tożsamości – ideami?

I jeszcze coś – żaden z najwcześniejszych Europejczyków współwystępujących z neandertalczykami nie pozostawił po sobie żadnych genów wśród ludzi żyjących obecnie. Obie linie wymarły i to zapewne w tym samym czasie – ok. 40 tys. lat temu. To nie „my” „ich” wykończyliśmy. Coś musiało wykończyć i ich, i nas – przynajmniej w Europie.

Jest jeden trop, na który zwracano uwagę już wcześniej. Otóż niemal dokładnie w tym czasie, na terenie tak zwanych Pól Flegrejskich w okolicach Neapolu, doszło do największej na naszym kontynencie serii erupcji wulkanicznych, przy których nawet wybuch Wezuwiusza w czasach historycznych jawi się jako drobny wypadek. Ich efektem było przykrycie znacznej części kontynentu popiołami wulkanicznymi i skrajne zmiany klimatyczne, być może zabójcze dla obu gatunków homininów.

Fakt, że wszystkie szczątki najwcześniejszych ludzi współczesnych z czasów ich współwystępowania z neandertalczykami wykazują ślady intymnych związków, wydaje się znamienny. Świadczy, że ewidentne różnice genetyczne między populacjami nie stanowiły barier dla ich bliskich relacji. Można stwierdzić, że było wręcz przeciwnie – gdyby te relacje były sporadyczne lub wrogie, należałoby oczekiwać, że trafienie na ich ślady w materiale kopalnym będzie niezwykle trudne. Powstaje wrażenie, że te różnice wręcz przyciągały, a pojęcie ksenofobii było tym prymitywnym homininom zupełnie obce. Może więc dzi­siejsza wrogość między wyglądającymi różnie grupami ludzi ma źródła bardziej w kulturze – by nie powiedzieć ideologii – niż w biologii?