Garis Waktu Sebenarnya Perkawinan Antar Manusia-Neanderthal
Gen Neanderthal yang bertahan dalam genom modern menceritakan kisah interaksi selama ribuan tahun.
Terkini DNA penelitian telah menyempurnakan periode ketika Neanderthal dan manusia modern kawin silang dalam rentang waktu sekitar 7.000 tahun, meninggalkan orang Eurasia dengan kontribusi genetik Neanderthal yang signifikan. Temuan ini juga membantu memperjelas garis waktu dan rute migrasi manusia purba dari Afrika.
Wawasan Genetik tentang Interaksi Manusia-Neanderthal Purba
Analisis baru DNA dari manusia modern purba (Homo sapiens) di Eropa dan Asia telah menentukan, lebih tepat dari sebelumnya, periode waktu di mana Neanderthal kawin dengan manusia modern, dimulai sekitar 50.500 tahun yang lalu dan berlangsung sekitar 7.000 tahun — hingga Neanderthal mulai menghilang.
Perkawinan silang tersebut membuat orang Eurasia memiliki banyak gen yang diwarisi dari nenek moyang Neanderthal kita, yang totalnya mencakup antara 1% dan 2% genom kita saat ini.
Garis waktu yang lebih tepat untuk interaksi manusia modern dengan Neanderthal dapat membantu para ilmuwan memahami kapan manusia beremigrasi keluar Afrika dan menghuni bumi, sementara memahami DNA yang dimiliki Neanderthal bersama nenek moyang kita memberikan informasi tentang peran gen Neanderthal dalam kesehatan manusia.
Bukti Arkeologi dan Genetik
Perkiraan berbasis genom ini konsisten dengan bukti arkeologi bahwa manusia modern dan Neanderthal hidup berdampingan di Eurasia selama antara 6.000 dan 7.000 tahun. Analisis tersebut, yang melibatkan genom manusia masa kini serta 58 genom purba yang diurutkan dari DNA yang ditemukan pada tulang manusia modern dari seluruh Eurasia, menemukan tanggal rata-rata keberadaan Neanderthal-Homo sapiens kawin silang sekitar 47.000 tahun yang lalu. Perkiraan sebelumnya mengenai masa kawin silang berkisar antara 54.000 hingga 41.000 tahun yang lalu.
Tanggal baru ini juga menyiratkan bahwa migrasi awal manusia modern dari Afrika ke Eurasia pada dasarnya terjadi lebih dari 43.500 tahun yang lalu.
“Ini memungkinkan kami membangun gambaran masa lalu yang lebih lengkap”
Manjusha Chintalapati
Temuan Utama dan Implikasi Evolusioner
“Waktunya sangat penting karena berdampak langsung pada pemahaman kita tentang waktu migrasi ke luar Afrika, karena sebagian besar orang non-Afrika saat ini mewarisi 1-2% nenek moyang Neanderthal,” kata Priya Moorjani, asisten profesor di Neanderthal. biologi molekuler dan sel di Universitas California, Berkeleydan salah satu dari dua penulis senior penelitian ini. “Hal ini juga mempunyai implikasi untuk memahami pemukiman di wilayah di luar Afrika, yang biasanya dilakukan dengan melihat bahan arkeologi atau fosil di berbagai wilayah di dunia.”
Analisis genom, juga dipimpin oleh Benjamin Peter dari Universitas Rochester di New York dan Institut Max Planck untuk Antropologi Evolusi (MPI-EVA) di Leipzig, Jerman, akan diterbitkan dalam jurnal edisi cetak 13 Desember. Sains. Dua penulis utama adalah Leonardo Iasi, seorang mahasiswa pascasarjana di MPI-EVA, dan Manjusha Chintalapati, mantan rekan pascadoktoral UC Berkeley yang sekarang bekerja di perusahaan Ancestry DNA.
Durasi aliran gen yang lebih lama dapat membantu menjelaskan, misalnya, mengapa orang Asia Timur memiliki gen Neanderthal sekitar 20% lebih banyak dibandingkan orang Eropa dan Asia Barat. Jika manusia modern pindah ke arah timur sekitar 47.000 tahun yang lalu, seperti yang ditunjukkan oleh situs arkeologi, mereka pasti sudah memiliki gen Neanderthal yang tercampur.
“Kami menunjukkan bahwa masa pencampurannya cukup rumit dan mungkin memakan waktu lama. Kelompok yang berbeda mungkin saja terpisah dalam kurun waktu 6.000 hingga 7.000 tahun, dan beberapa kelompok mungkin terus bercampur dalam jangka waktu yang lebih lama,” kata Peter. “Tetapi satu periode aliran gen yang sama paling cocok dengan data tersebut.”
“Salah satu temuan utama adalah perkiraan yang tepat mengenai waktu terjadinya percampuran Neanderthal, yang sebelumnya diperkirakan menggunakan sampel purba tunggal atau sampel dari individu masa kini. Tidak ada yang mencoba memodelkan semua sampel kuno secara bersamaan,” kata Chintalapati. “Hal ini memungkinkan kami untuk membangun gambaran yang lebih lengkap tentang masa lalu.”
Menganalisis Gen Neanderthal pada Manusia Modern
Pada tahun 2016, Moorjani memelopori metode untuk menyimpulkan waktu aliran gen Neanderthal menggunakan genom individu purba yang seringkali tidak lengkap. Saat itu, hanya ada lima yang kuno Homo sapiens genom tersedia.
Untuk studi baru ini, Iasi, Chintalapati, dan rekan mereka menggunakan teknik ini dengan 58 genom hewan purba yang diurutkan sebelumnya. Homo sapiens yang tinggal di Eropa, Asia Barat dan Tengah selama 45.000 tahun terakhir dan genom 275 manusia kontemporer di seluruh dunia untuk memberikan tanggal yang lebih tepat — 47.000 tahun yang lalu.
Daripada berasumsi bahwa aliran gen terjadi dalam satu generasi, mereka mencoba model yang lebih kompleks yang dikembangkan oleh Iasi dan Peter untuk membuktikan bahwa perkawinan silang tersebut berlangsung selama sekitar 7.000 tahun, bukan hanya intermiten.
Konfirmasi Independen atas Temuan
Waktu terjadinya perkawinan silang antara Neanderthal dan manusia modern dikuatkan oleh penelitian independen lainnya yang dilakukan oleh peneliti MPI-EVA dan dijadwalkan akan diterbitkan pada 12 Desember di jurnal tersebut. Alam. Studi itu, analisis dua genom yang baru diurutkan Homo sapiens yang hidup sekitar 45.000 tahun yang lalu, juga ditemukan bertanggal 47.000 tahun yang lalu.
“Meskipun genom purba telah dipublikasikan dalam penelitian sebelumnya, mereka belum dianalisis untuk melihat nenek moyang Neanderthal secara mendetail. Kami membuat katalog segmen nenek moyang Neanderthal pada manusia modern. Dengan menganalisis seluruh sampel bersama-sama, kami menyimpulkan periode aliran gen adalah sekitar 7.000 tahun,” kata Chintalapati. “Kelompok Max Planck sebenarnya mengurutkan sampel DNA purba baru yang memungkinkan mereka menentukan penanggalan aliran gen Neanderthal secara langsung. Dan mereka datang dengan waktu yang sama seperti kita.”
Munculnya Gurun Neanderthal
Tim UC Berkeley/MPI-EVA juga menganalisis wilayah genom manusia modern yang mengandung gen yang diwarisi dari Neanderthal dan beberapa wilayah yang sama sekali tidak memiliki gen Neanderthal. Mereka menemukan bahwa daerah yang kekurangan gen Neanderthal, yang disebut gurun kuno atau Neanderthal, berkembang dengan cepat setelah kedua kelompok tersebut kawin. Hal ini menunjukkan bahwa beberapa varian gen Neanderthal di area genom tersebut pasti mematikan bagi manusia modern.
Sampel manusia modern awal yang berumur lebih dari 40.000 tahun sudah mengandung gurun ini dalam genomnya.
“Kami menemukan bahwa manusia modern awal dari 40.000 tahun yang lalu tidak memiliki nenek moyang apa pun di gurun, sehingga gurun ini mungkin terbentuk dengan sangat cepat setelah aliran gen,” kata Iasi. “Kami juga mengamati perubahan frekuensi nenek moyang Neanderthal dari waktu ke waktu dan di seluruh genom dan menemukan wilayah yang memiliki frekuensi tinggi, mungkin karena mereka membawa varian bermanfaat yang merupakan hasil introgres dari Neanderthal.”
Manfaat Adaptif Gen Neanderthal
Sebagian besar gen Neanderthal berfrekuensi tinggi berkaitan dengan fungsi kekebalan tubuh, pigmentasi kulit, dan metabolisme, seperti yang dilaporkan dalam beberapa penelitian sebelumnya. Salah satu varian gen kekebalan yang diwarisi dari Neanderthal memberikan efek perlindungan terhadap virus corona penyebabnya COVID 19Misalnya. Beberapa gen Neanderthal yang terlibat dalam sistem kekebalan dan pigmentasi kulit justru meningkat frekuensinya Homo sapiens seiring berjalannya waktu, menyiratkan bahwa hal tersebut mungkin bermanfaat bagi kelangsungan hidup manusia.
“Neanderthal hidup di luar Afrika di iklim zaman es yang keras dan beradaptasi dengan iklim dan patogen di lingkungan tersebut. Ketika manusia modern meninggalkan Afrika dan kawin dengan Neanderthal, beberapa individu mewarisi gen Neanderthal yang mungkin memungkinkan mereka beradaptasi dan berkembang lebih baik di lingkungan,” kata Iasi.
“Fakta bahwa kami menemukan beberapa wilayah ini sudah ada dalam sampel berusia 30.000 tahun menunjukkan bahwa beberapa wilayah ini benar-benar beradaptasi segera setelah introgresi,” tambah Chintalapati.
Gen lain, seperti gen yang menyebabkan resistensi terhadap virus corona, mungkin tidak langsung berguna, namun kemudian menjadi berguna.
“Lingkungan berubah, dan kemudian beberapa gen menjadi bermanfaat,” kata Peter.
Wawasan Tentang Denisovan dan Leluhur Asia Timur
Moorjani saat ini sedang mengamati urutan Neanderthal pada orang-orang keturunan Asia Timur, yang tidak hanya memiliki persentase gen Neanderthal yang lebih besar, tetapi juga beberapa gen – hingga 0,1% dari genom mereka – dari kelompok hominin awal lainnya, Denisovan.
“Sungguh keren bahwa kita bisa mengintip ke masa lalu dan melihat bagaimana varian yang diwarisi dari sepupu evolusioner kita, Neanderthal, dan Denisovan, berubah seiring waktu,” kata Moorjani. “Hal ini memungkinkan kita memahami dinamika percampuran Neanderthal dan manusia modern.”
Referensi: “Nenek moyang Neanderthal sepanjang waktu: Wawasan dari genom manusia purba dan masa kini” oleh Leonardo NM Iasi, Manjusha Chintalapati, Laurits Skov, Alba Bossoms Mesa, Mateja Hajdinjak, Benjamin M. Peter dan Priya Moorjani, 13 Desember 2024, Sains.
DOI: 10.1126/science.adq3010
Rekan penulis lainnya dari Sains makalah adalah rekan pascadoktoral Laurits Skov dari UC Berkeley dan Alba Bossoms Mesa dan Mateja Hajdinjak dari MPI-EVA. Penelitian Moorjani didukung oleh Burroughs Wellcome Fund dan Institut Kesehatan Nasional (R35GM142978).
