Eva mitocondrial: ¿tuvo la humanidad un ancestro común?

El último antepasado común de la humanidad, aquel con quien cada habitante de la Tierra, desde el aborigen australiano hasta el esquimal de Groenlandia, está conectado por parentesco directo. La intuición nos dice que nuestro antepasado común vivió en la Tierra en algunos tiempos fantásticamente antiguos, quizás hace un millón de años. Sin embargo, en realidad esto no es así, lo que se confirma por los cálculos no más complejos.

Todo rápidamente se relacionó

Imagine que hay una determinada población con una población constante, donde el número de individuos no cambia de generación en generación. E imagine que de generación en generación, las parejas matrimoniales dentro de una población se forman al azar, es decir, no hay subgrupos aislados en ella. Cada hombre tiene la misma oportunidad de emparejarse con cualquier mujer y viceversa. Dicha población se llama panmíctica y representa un modelo ideal ampliamente utilizado en biología, similar a un gas ideal o un cuerpo completamente negro en física. En la población panmíctica, cada par de padres dejará un cierto número de descendientes (por ejemplo, de 0 a 4), pero como resultado, el número de individuos que coincide exactamente con el número de la generación parental sobrevive. Es decir, cada par de padres dejará en promedio dos hijos sobrevivientes. Lo mismo puede decirse de cada individuo individual de la generación "0": en la generación "1", tendrá un promedio de dos descendientes. Esto significa que en la generación "2" el mismo individuo tendrá cuatro nietos, en la generación "3": ocho bisnietos, etc. Hasta que los descendientes de este individuo comiencen a cruzarse entre sí, su número crecerá como 2 en grados N, donde N es el número de generaciones. Es decir, muy rápidamente, e incluso después del inicio de cruces relacionados, la velocidad no disminuirá mucho. Y luego, un día, llegará una generación, cada representante de los cuales estará directamente relacionado con uno de los individuos de la generación "0".


Puntos de convergencia

La Eva mitocondrial y el cromosoma Y Adam se denominan más correctamente puntos de convergencia. Estos son los puntos en el árbol evolutivo donde todas las ramas convergen en un nodo. Y tal punto de convergencia está en un árbol construido de acuerdo con cualquier gen. Si tomamos un gen en autosomas (cromosomas no sexuales), el punto de convergencia será, por regla general, incluso más antiguo que la Eva mitocondrial y el cromosoma Y Adam. El hecho es que el ADNmt y el cromosoma Y tienen un número efectivo más bajo. Tanto los machos como las hembras tienen ADNmt, y solo en una variante, y solo el ADNmt materno se transmite a la descendencia. Solo los hombres tienen un cromosoma Y, y también solo uno. El gen ubicado en el autosoma tiene números cuatro veces más efectivos, ya que tanto en mujeres como en hombres existe en dos copias (variantes) y se transmite a la descendencia de ambos padres. Por lo tanto, se puede esperar que el último ancestro común (punto de convergencia) para cualquier gen autosómico sea aproximadamente cuatro veces más profundo en el pasado que la Eva mitocondrial. Para algunos genes, el punto de convergencia puede ser incluso anterior a la diferencia entre los ancestros de los humanos y los chimpancés. Entonces, en aquel entonces había dos variaciones de este gen y ambas pasaron a la población del Homo sapiens.

¿Cuándo va a pasar esto? Se estima que el primer ancestro común de la generación "0" surgirá para una generación cuyo número puede calcularse utilizando la expresión matemática log2P (donde P es el tamaño de la población). En pocas palabras, no se requerirán muchas generaciones. Para el número de 1000 individuos, esta será aproximadamente la décima generación. Después de aproximadamente la misma generación, todos los individuos de la generación "0" se convertirán en los antepasados ​​comunes de todos los miembros vivos de la población, o no tendrán descendientes vivos (debido a las líneas discontinuas). Para una población de 100, 000 individuos, el momento de la aparición del primer ancestro común ocurre en aproximadamente 17 generaciones, y después de 30 o un poco más, todos los individuos de la generación "0" se convertirán en ancestros comunes de toda la población viva, excepto aquellos que no tienen descendientes vivos.

El esquema demuestra cómo, como resultado de la deriva genética, la diversidad de ADNmt en una población finalmente llega a una única variante, de la cual todas las hembras se convierten en portadoras. Este proceso es estocástico, basado en la aleatoriedad, pero su resultado es inevitable.

Todos somos Rurikovich y Genghisovich.

De esta matemática simple, se deduce la conclusión: para el último antepasado común de toda la humanidad y sus grandes grupos, uno no necesita ir demasiado lejos en el pasado. Con una alta probabilidad, toda la población viva de Eurasia es descendiente de cualquier persona que vivió hace 1000 años y tuvo muchos hijos o nietos. Por ejemplo, el numeroso género del Rurikovich floreció hace unos 1000 años, de lo que podemos concluir que ahora todos los rusos son casi con toda seguridad descendientes directos del Rurikovich. Incluso teniendo en cuenta que la entrada de miembros de este tipo en el matrimonio estaba limitada por barreras sociales, el flujo mínimo a través de estas barreras fue suficiente para que el modelo funcionara y los genes de la familia real príncipe rusa nos llegaron a cada uno de nosotros.

10 tecnologías inspiradas en la naturaleza

¿Fue la invasión y penetración de Batu en Rusia de los mongoles? Por lo tanto, podemos decir con seguridad que todos los rusos son descendientes de algunos mongoles e incluso Genghis Khan personalmente (sobre él un poco más bajo). ¿Pero cómo puede ser esto? - Alguien se opondrá. - De hecho, ¡prácticamente no hay genes mongoles en el acervo genético ruso! Sí, pero esto no prueba en absoluto la ausencia de antepasados ​​mongoles. Toda la población puede consistir en los descendientes de una sola persona, pero no llevar secciones de ADN en su genoma. El hecho es que con un aumento geométrico en el número de descendientes, la proporción de genes ancestros en la misma progresión geométrica disminuirá. Generaciones después de los 35 con una alta probabilidad de que este descendiente en particular no tenga un solo nucleótido heredado del antepasado. En este caso, la fracción de los genes restantes del ancestro se calcula como 1 dividido por 2 a la potencia de 35. Si tenemos en cuenta que tenemos alrededor de seis mil millones de nucleótidos, resulta que esta fracción será menos de un nucleótido.

Se informó que hoy entre los aborígenes del Continente Verde ya no es posible encontrar un genoma australiano puro. Todos tienen una mezcla europea, aunque no está del todo claro de dónde provienen las tribus que viven aisladas en los desiertos. Está claro que esto es un rastro de algún contacto muy raro, pero ahora todos los australianos indígenas son un poco blancos. El verdadero genoma aborigen australiano fue leído recientemente, pero para esto tuvimos que usar una muestra de cabello aborigen recolectada por algún antropólogo hace más de 100 años.

Eva al azar

Entonces, el último ancestro común de la humanidad está mucho más cerca de nosotros de lo que uno podría pensar. Es un asunto completamente diferente si buscamos no solo el último ancestro común, sino el último ancestro común por cualquier gen en particular o por una pieza específica del genoma, por ejemplo, por el ADN mitocondrial o el cromosoma Y. Como saben, estas dos partes de nuestro genoma son interesantes porque una de ellas (ADNmt) se transmite estrictamente a lo largo de la línea materna y la otra (cromosoma Y) se transmite estrictamente a lo largo de la línea masculina. Obtenemos todas las otras partes del genoma tanto del padre como de la madre.

El mapa genético muestra las formas en que la humanidad viajó alrededor del mundo, una vez que dejó su hogar ancestral africano. Los datos científicos indican que los antepasados ​​de las personas que se asentaron en Eurasia, Australia y ambas Américas eran solo unos pocos miles de africanos.

El último ancestro común en la línea materna directa, que tradicionalmente se llama la "Eva mitocondrial", está en el pasado mucho más lejos que el último ancestro común. El hecho es que el número de descendientes de cierta mujer en una línea femenina recta no posee la propiedad de aumentar exponencialmente en cada generación, sino que se comporta de una manera completamente diferente. Cambia de acuerdo con la ley de caminatas aleatorias, debido a la deriva genética. En cada generación, puede aumentar en algún valor aleatorio y disminuir en algún valor aleatorio, y este proceso no tiene "memoria". Sin embargo, todavía estamos lidiando con una situación calculada matemáticamente, cuyo resultado puede predecirse.

Supongamos que hay una generación de "0", y tiene 20 mujeres, cada una de las cuales tiene su propia versión de ADNmt. En la próxima generación, cada una de estas mujeres da a luz un cierto número (por ejemplo, de 0 a 4) de hijas (en este caso, los hijos pueden ser descuidados). Del número total de hijas en la generación, 20 permanecen nuevamente, y algunas mujeres de la generación "0" no tuvieron suerte: no dieron a luz a sus hijas o sus hijas no sobrevivieron. Por lo tanto, en la generación "1", la diversidad de ADNmt disminuyó ligeramente. Esto sucede de generación en generación: gradualmente, quedan menos variaciones de ADNmt en la población. Y aunque la frecuencia de cada uno de los 20 haplotipos varía de acuerdo con la ley de deambulación, aproximadamente en la 30a generación, solo queda una de las variantes originales. En este punto, la mujer que introdujo esta versión de ADNmt en la generación "0" se convierte en la Eva mitocondrial de toda la población viva. Este es un proceso estocástico basado en el azar, pero su resultado es inevitable: todas las mujeres que viven en la población serán descendientes directos a lo largo de la línea femenina de una mujer soltera de la generación "0".

Según la explicación, está claro que la Eva mitocondrial de ninguna manera es la única mujer que existió en la antigüedad y de la que todo provino. No, además de ella, vivía toda una población, y muchas de las mujeres de la generación "0" también son antepasados ​​de la generación joven, pero no en la línea femenina directa, sino a través de hijos, nietos, bisnietos, es decir, antepasados ​​varones. La edad de la Eva mitocondrial es fundamentalmente mayor que la del último ancestro común. Está separado de la generación viva por el número de generaciones, aproximadamente igual al número de individuos en la población.

Es cierto que vale la pena mencionar que todos estos cálculos están relacionados con la población de pánico ideal. En realidad, la migración, el aislamiento de parte de la población en otros continentes e islas, todo esto puede afectar el proceso y aumentar el número de generaciones. Sin embargo, en la historia real, el aislamiento completo, si ocurre, generalmente no continúa durante mucho tiempo según los estándares de la antropogénesis. La población de América durante 10-12 mil años estuvo en un aislamiento casi completo de la población de Eurasia, pero luego Colón navegó y el intercambio de genes continuó.


Todo antiguo y antiguo

Hasta hace poco, resultó que tanto la Eva mitocondrial como el Adán cromosómico Y tienen aproximadamente "la misma edad" y ambos vivieron en África Oriental hace 180–190 mil años. Pero quizás esta evaluación se basó en un conocimiento incompleto de la diversidad genética de la humanidad. Es suficiente encontrar en la naturaleza de África tropical a cualquier persona con una variante de ADNmt previamente desconocida (alguna rama muy antigua), y Eva se convertirá inmediatamente en antigua. Recientemente, se informó que un residente negro de los Estados Unidos realizó un análisis de ADN y descubrió un tipo de cromosoma Y previamente desconocido. Y esto significa que el Adán cromosómico Y tendrá que "envejecer".

Cómo dejar una marca en la historia

En cuanto al cromosoma Y de Adán, se puede esperar que desde la poliginia, el sistema de harén ocurra de vez en cuando en diferentes culturas, y es posible que un hombre pueda dejar a miles de descendientes, las diferentes variantes del cromosoma Y se desplazarán entre sí más rápido que diferentes variantes de ADNmt. Y así, el cromosoma Y puede propagarse muy rápido a veces. Se realizó un interesante trabajo científico en 2003, cuando los genetistas analizaron los cromosomas Y en una gran cantidad de poblaciones de asiáticos modernos y descubrieron una de sus variantes, que apareció hace aproximadamente 1000 años y estaba presente en el 8% de los hombres en 16 poblaciones. El número total de portadores de genes es de aproximadamente 16 millones de personas. ¿Cómo podría una versión tan "joven" del cromosoma Y estar tan extendida? Por deriva aleatoria, fluctuaciones en las frecuencias de alelos, no pudo lograr tales indicadores. Por lo tanto, la selección, reproducción no aleatoria y selectiva de portadores de este cromosoma Y lo ayudó. Según muchos signos indirectos, se puede suponer que esta opción surgió del propio Genghis Khan o de sus antepasados ​​paternos inmediatos y se extendió como resultado de las conquistas. Esta hipótesis también se confirma por la coincidencia de los límites del rango de distribución de esta variante del cromosoma Y con los contornos del imperio Genghis Khan. Hay casos especiales que respaldan esta hipótesis. Por ejemplo, una pequeña nación vive en Pakistán, cuyas personas se consideran descendientes de Genghis Khan. Y fue precisamente entre ellos que se encontró un alto porcentaje de la variante "Genghis Khan", mientras que las tribus circundantes no tenían ese cromosoma Y.

Entonces, ¿cuántos estaban allí?

Pero si la investigación genética no confirma el mito bíblico del origen de todas las personas de un par, ¿de cuántos individuos proviene la humanidad? Aquí solo son posibles estimaciones muy aproximadas, basadas en la naturaleza del polimorfismo genético de la humanidad moderna. El hecho es que los "cuellos de botella" - períodos de fuerte reducción en el número - dejan rastros característicos en el genoma, y ​​es posible calcular con cierto grado de probabilidad las fluctuaciones en el tamaño de la población ancestral en el pasado. Los cálculos muestran que los antepasados ​​de toda la humanidad extraafricana experimentaron el "cuello de botella" hace 100.000 años, esto corresponde a la salida de un pequeño grupo de sapiens de África. Los antepasados ​​de las personas que luego poblaron toda Eurasia, Australia y ambas Américas tenían un número inicial del orden de varios miles.

Si la población se redujera a un par de individuos, tendríamos una concentración muy aguda de puntos de convergencia para diferentes genes en este hipotético período en el pasado. Pero no se observa nada por el estilo: los árboles evolutivos construidos sobre diferentes genes van muy lejos en las profundidades del tiempo, e incluso en el momento de la aparición del Homo sapiens. Esto sugiere que el tamaño de nuestra población ancestral nunca ha disminuido a valores extremadamente bajos. Adán y Eva fueron varios miles, o tal vez 10-20 mil.

El artículo "Adán, Eva y Matemáticas" fue publicado en la revista Popular Mechanics (No. 5, mayo de 2013). ¿Te gusta el artículo?

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