Скорость мутации шимпанзе и горилл оказалась в три раза быстрее, чем у людей

Построение эволюционных деревьев на основе генетических данных опирается на частоту мутирования: ученые оценивают, за какое время одна группа особей могла бы накопить те мутации, которые отличают ее от другой. Результаты нового секвенирования геномов людей и человекообразных обезьян показали, что в каждом поколении у первых возникает в три раза меньше мутаций, чем у вторых. Это значит, что либо у людей частота мутирования снизилась относительно недавно, либо нужно пересчитывать все датировки в эволюционном дереве человека, потому что они слишком старят наш род.

Частота мутаций человека и человекообразных обезьян
и основанное на ней дерево расхождения видов
© Nature ecology & evolution

Частоту мутирования обычно определяют с помощью трио-секвенирования: прочитывают геномы родителей и ребенка, сравнивают их, вычисляют количество новых мутаций, возникающих за одно поколение, и пересчитывают его на годы жизни. По современным оценкам, у человека возникает 0.43 × 10⁻⁹ мутаций на пару нуклеотидов в год. Это может показаться несерьезной цифрой, но в геноме человека 3,1 миллиарда оснований. То есть в среднем каждый год в половых клетках отдельно взятого человека появляется одна мутация, которую он с некоторой вероятностью передаст своему ребенку. Интересно, что вклад родителей при этом неравномерный: отец ответственен примерно за 2,51 мутации в год, а мать — за 0,78 мутации.

Полученную частоту мутирования можно затем использовать для молекулярной систематики. Сравнивая геномы двух близких видов и зная частоту, с которой они накапливают мутации, можно оценить время их расхождения. Если принять, что люди мутируют с частотой 0.43 × 10⁻⁹   на пару нуклеотидов в год, то получится, что мы разошлись с шимпанзе 15 млн лет назад, с гориллами — 19, а с орангутанами — 35. Эта оценка сильно расходится с палеонтологическими данными, согласно которым нас от орангутанов отделяет никак не больше 20 млн лет.

Датские и испанские ученые нашли способ примирить эти два метода датировки. Для этого они провели трио-секвенирование шимпанзе, горилл и орангутанов, уточнили их частоту мутирования и опубликовали отчет о своей работе в новом номере Nature Ecology & Evolution. По их подсчетам, частота мутаций у шимпанзе составляет в среднем 1.50 × 10⁻⁹  , у гориллы — 1.51 × 10⁻⁹ и у орангутана — 1.42 × 10⁻⁹ на пару нуклеотидов в год.

Среднее значение для трех видов, таким образом, — 1.48 × 10⁻⁹, что в три раза выше, чем у человека

Это позволяет предположить, что после разделения ветвей люди, независимо от человекообразных обезьян, начали мутировать медленнее.

Правда, остается непонятным, с чем это может быть связано. Ученые предположили, что причина может крыться в том, что у человека каждое поколение длится дольше, половое созревание начинается позже, а следовательно, предшественники сперматозоидов проходят меньше делений (как мы упоминали выше, именно отцы вносят основной вклад в частоту мутаций). Однако сами авторы статьи признаются, что едва ли этот фактор может объяснить трехкратное различие.

Тем не менее если принять, что частота мутаций снизилась уже после отделения людей от высших обезьян, то это позволяет не пересчитывать палеонтологические датировки, а только уточнить их. Если частота мутаций у человекообразных обезьян оставалась неизменной, то от шимпанзе мы отделились 6,6 млн лет назад, от горилл — 9,1 млн лет назад, а от орангутанов — 15,9 млн лет назад.

Статья опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution
Источник: chrdk.ru