Анализы генетического родства человеческих костей достигают своих пределов, если ДНК плохо сохранилась или если деструктивный отбор проб невозможен. Новые исследования показывают, что в таких случаях сравнение структуры и формы определенных частей скелета также может предоставить подробную информацию о взаимосвязях, и сделать это неразрушающим образом.
Это результат масштабного исследования международной исследовательской группы под руководством доктора Ханнеса Ратманна и профессора Катерины Харвати из Зенкенбергского центра эволюции человека и палеоокружающей среды и Института археологических наук Тюбингенского университета.
Команда проанализировала большие наборы генетических и скелетных данных, чтобы определить, в какой степени генетическое разнообразие человека во всем мире отражается в морфологии, то есть в структуре и форме, частей скелета. Исследователи получили наилучшие результаты при сравнении определенных зубных и черепных элементов, но они также обнаружили, что некоторые из них работали значительно лучше, чем другие, и это различие, вероятно, является результатом того, как они развивались.
Это фундаментальное исследование может быть использовано в качестве справочного материала в будущих археологических и судебно-медицинских исследованиях, чтобы сделать более надежные выводы, когда анализ ДНК невозможен. Исследование было опубликовано в журнале PNAS Nexus .
Элементы скелета сохраняют различные эволюционные силы
Морфология скелета человека очень разнообразна и различается у разных людей и популяций по всему миру. Это разнообразие является результатом сложного взаимодействия различных эволюционных сил в течение длительного периода времени. «Биологи-эволюционисты делят эти силы на два отдельных процесса. Нейтральный процесс относится к мутациям, создающим новое разнообразие, которое, однако, не дает прямых преимуществ или недостатков затронутым людям. Затем это новое разнообразие увеличивается или уменьшается случайным образом посредством так называемого генетического дрейфа . внутри популяции», — объясняет Ратманн.
«Это контрастирует с ненейтральными процессами, например, когда мутации действительно влияют на приспособленность человека. В результате пострадавшие люди имеют большую или меньшую способность адаптироваться к факторам окружающей среды», — говорит он. По его словам, чтобы сделать подробные выводы о лежащем в основе генетическом родстве, следует использовать только те элементы скелета, которые развились посредством нейтральных процессов.
В исследовании команда сосредоточилась на зубах и черепе, структуры которых, как считается, развились в основном посредством нейтральных процессов. «Вопреки более ранним предположениям, не все особенности зубов и черепа надежно отражают лежащий в основе генетический код; некоторые из них подходят гораздо лучше, чем другие», — говорит Ратманн.
Мелкие морфологические особенности зубов, такие как борозды на коронках, количество и размер бугров, форма корней, наличие или отсутствие зубов мудрости, оказались особенно подходящими. «Однако мы получили наилучшие результаты, почти идентичные обычному анализу генетического родства, когда мы включили все особенности черепа и зубов», — говорит он. «Это также ожидаемо, так как больше признаков скелета обеспечивает более глубокое знание лежащей в основе генетической информации », — добавляет он.
Неразрушающая альтернатива
Катерина Харвати, старший автор исследования, добавляет: «Результаты улучшают наше понимание происхождения разнообразия человеческого скелета. Они также многообещающи для нескольких прямых применений в археологических и судебно-медицинских исследованиях». Генетический анализ часто сдерживается плохой сохранностью ДНК. Харвати объясняет, что это обычно происходит с очень старыми костями или теми, которые подверглись воздействию теплого климата. О повреждении костей для анализа ДНК также часто не может быть и речи в случае хрупкого материала или редких находок, либо по этическим соображениям.
«В таких случаях неразрушающее исследование черепов и зубов является ценной альтернативой для отслеживания прошлой истории населения и филогении гоминидов в археологических контекстах, например, или для вывода профилей предков в судебно-медицинских делах. Таким образом, эта работа имеет значение для научное сообщество и общество в целом», — говорит Харвати.
