Biomics

Причины загадочного исчезновения неандертальцев около 40 тысяч лет назад, произошедшего вскоре после появления на их территории людей современного анатомического типа – кроманьонцев, занимают умы многих поколений палеоантропологов. Вымирание неандертальцев длилось на протяжении 2 – 5 тысяч лет в зависимости от места обитания, что можно считать достаточно быстрым процессом, поскольку до этого они успешно проживали на территории западной Европы примерно 300 тысяч лет в отсутствие какой-либо конкуренции со стороны прочих гоминин. Исчезновению неандертальцев способствовало несколько факторов. Главным из них был демографический, приведший к резкому снижению численности популяции, причиной которого послужило превосходство кроманьонцев в интеллекте и, возможно, обладание ими членораздельной речью, способствовавшей лучшей организованности, в том числе в добывании пропитания. Массивное телосложение неандертальцев требовало большего количества пищи, при этом неандертальцы и кроманьонцы конкурировали за одни и те же ресурсы и территории. Можно допустить, что после появления кроманьонцев неандертальцы жили впроголодь, что снижало их рождаемость и увеличивало смертность, причем в более молодом, по сравнению с кроманьонцами, возрасте. Климатические изменения (ледниковый период) сказались, скорее всего, в малой степени, поскольку неандертальцы вымерли и на южных территориях своего проживания, где резкого похолодания не произошло. Как одну из возможных причин вымирания неандертальцев нельзя исключать инфекции, принесенные кроманьонцами из Африки, к которым первые оказались неустойчивы. В статье обсуждается также социальный аспект: предшественники неандертальцев были, вероятно, первой волной людей-выходцев из Африки, пришедших на территорию Западной Европы около 600 тысяч лет назад; второй волной можно считать кроманьонцев, шедших тем же путем из Африки через Ближний и Средний Восток. В наступившем третьем тысячелетии новой эры Западная Европа сталкивается уже с третьей волной мигрантов – афразийцев. Можно предположить, что благодаря лучшей рождаемости у последних и ряду прочих обстоятельств уже через несколько поколений автохтонное население Европы вытеснится пришлым, в том числе за счет ассимиляции.

неандерталец, кроманьонец, афразийцы, анатомически современный человек, Homo sapiens, Homo neanderthalensis, палеоантропология, секвенирование, древняя ДНК, FOXP2, вымирание

1. Аугуста И., Буриан З. Жизнь древнего человека. Прага. Артия. 1960. 68 с. + 52 илл. с текстом.
2. Вишняцкий Л.Б. Неандертальцы: история несостоявшегося человечества. 2010. Санкт- Петербург. Нестор-История. 2010. 311 С.
3. Гарафутдинов Р.Р., Сахабутдинова А.Р., Чемерис А.В. Долговременное хранение молекул ДНК при комнатной температуре // Биомика. 2020. Т.12(4). С. 552-563. doi: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2020-49 
4. Гарафутдинов Р.Р., Чемерис Д.А., Хидиятова И.М., Сахабутдинова А.Р., Гиниятов Ю.Р., Чемерис А.В. Перспективы создания генно- инженерных «говорящих» собак // Biomics. 2022. Т.14(1). С.68-78. doi: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2022-5 
5. Гиниятов Ю.Р., Чемерис Д.А., Яхин О.И., Гарафутдинов Р.Р., Чемерис А.В. Прасобаки, собаки и их будущее // Биомика. 2021. Т.13(3). С. 288-297. doi: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2021-20
6. Сахабутдинова А.Р., Михайленко К.И., Гарафутдинов Р.Р., Кирьянова О.Ю., Сагитова М.А., Сагитов А.М., Чемерис А.В. Небиологическое применение молекул ДНК // Биомика. 2019. Т.11(3). С. 344-377. doi: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2019-28
7. Чаплыгин Е.Ю., Морозов Р.А., Неволин В.К. О возможности анализа фрагментов биополимеров с помощью туннельной микроскопии // Биофизика. 2015. Т. 60(1). С. 32-37.
8. Чемерис А.В., Гарафутдинов Р.Р., Сахабутдинова А.Р., Морозов Р.А., Матниязов Р.Т., Геращенков Г.А., Кулуев Б.Р., Баймиев Ан.Х., Баймиев Ал. Х., Чемерис Д.А. Скрещивались ли неандертальцы массово с кроманьонцами? (С палеодилетантской точки зрения, но с учетом данных полногеномного секвенирования образцов современной и древней ДНК) // Biomics. 2022. Т.14(2). С.156-179. doi: https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2022-12 
9. Banks W.E., d'Errico F., Peterson A.T., Kageyama M., Sima A., Sanchez-Goni M.F. Neanderthal extinction by competitive exclusion // PLoS One. 2008. V. 3(12). e3972. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0003972 
10. Bell D.C., Thomas W.K., Murtagh K.M., Dionne C.A., Graham A.C., Anderson J.E., Glover W.R. DNA base identification by electron microscopy // Microsc. Microanal. 2012. V. 18(5). PP. 1049-1053. doi: https://doi.org/10.1017/S1431927612012615
11. Bocquet-Appel J.-P., Degioanni A. Neanderthal Demographic Estimates // Curr. Anthropol. 2013. V. 54. P. S202-S213. doi: https://doi.org/10.1086/673725 
12. Bokma F., van den Brink V., Stadler T. Unexpectedly many extinct hominins // Evolution. 2012, V. 66(9). P. 2969-2974. doi: https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.2012.01660.x  
13. Bruner E. Comparing endocranial form and shape differences in modern humans and Neandertals: a geometric approach // PaleoAnthropology. 2008. P. 93-106.
14. Carbonell E., Viola B., Kelso J., Prufer K., Paabo S. Nuclear DNA sequences from the Middle Pleistocene Sima de los Huesos hominins. Nature. 2016. V. 531(7595). PP. 504-507. doi: https://doi.org/10.1038/nature17405
15. Caspermeyer J. The Great Evolutionary Smoke out: An Advantage for Modern Humans? // Mol. Biol. Evol. 2016. V. 33(10). 2767. doi: https://doi.org/10.1093/molbev/msw181
16. Conde-Valverde M., Martinez I., Quam R.M., Rosa M., Velez A.D., Lorenzo C., Jarabo P., Bermudez de Castro J.M., Carbonell E., Arsuaga J.L. Neanderthals and H. sapiens had similar auditory and speech capacities // Nat. Ecol. Evol. 2021. V. 5(5). P. 609- 615. doi: https://doi.org/10.1038/s41559-021-01391-6
17. Davies R., Underdown S. The Neanderthals: a Social Synthesis // Camb. Archaeol. J. 2006. V. 16. P. 145 - 164. https://doi.org/10.1017/S0959774306000096 
18.  Degioanni A., Bonenfant C., Cabut S., Condemi S. Living on the edge: Was demographic weakness the cause of Neanderthal demise? // PLoS One. 2019. V. 14(5). e0216742. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0216742
19. den Hoed J., Devaraju K., Fisher S.E. Molecular networks of the FOXP2 transcription factor in the brain // EMBO Rep. 2021. V.22(8). e52803. doi: https://doi.org/10.15252/embr.202152803
20. Deviese T., Abrams G., Hajdinjak M., Pirson S., De Groote I., Di Modica K., Toussaint M., Fischer V., Comeskey D., Spindler L., Meyer M., Semal P., Higham T. Reevaluating the timing of Neanderthal disappearance in Northwest Europe // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2021. V. 118(12). e2022466118. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2022466118
21. Enard W., Przeworski M., Fisher S.E., Lai C.S., Wiebe V., Kitano T., Monaco A.P., Paabo S. Molecular evolution of FOXP2, a gene involved in speech and language // Nature. 2002. V.418(6900). P.869-872. doi: https://doi.org/10.1038/nature01025
22. Feynman R.P. There's Plenty of Room at the Bottom: An Invitation to Enter a New Field of Physics // Engin. Sci. 1960. V23. P.22-36.
23. Fitch W.T., de Boer B., Mathur N., Ghazanfar A.A. Monkey vocal tracts are speech-ready // Sci Adv. 2016. V. 2(12). e1600723. doi: https://doi.org/10.1126/sciadv.1600723
24. Fitzsimmons K.E., Hambach U., Veres D., Iovita R. The Campanian Ignimbrite eruption: new data on volcanic ash dispersal and its potential impact on human evolution // PLoS One. 2013. V. 8(6). e65839. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0065839
25. Franchini L.F., Pollard K.S. Can a few non-coding mutations make a human brain? // Bioessays. 2015. V. 37(10). P. 1054-1061. doi: https://doi.org/10.1002/bies.201500049 
26. Ghirotto S., Tassi F., Benazzo A., Barbujani G. No evidence of Neandertal admixture in the mitochondrial genomes of early European modern humans and contemporary Europeans // Am. J. Phys. Anthropol. 2011. V. 146(2). PP. 242-252. doi: https://doi.org/10.1002/ajpa.21569
27. Gibbons A. Genomes offer rare glimpse of Neanderthal family groups // Science. 2021. V. 372(6548). PP. 1251-1252. doi: https://doi.org/10.1126/science.372.6548.1251 
28. Grigorenko A.P., Protasova M.S., Lisenkova A.A., Reshetov D.A., Andreeva T.V., Garcias G.L., Martino Roth M.D.G., Papassotiropoulos A., Rogaev E.I. Neurodevelopmental Syndrome with Intellectual Disability, Speech Impairment, and Quadrupedia Is Associated with Glutamate Receptor Delta 2 Gene Defect // Cells. 2022. V. 11(3). 400. doi: https://doi.org/10.3390/cells11030400 
29. Heim S., Amunts K., Hensel T., Grande M., Huber W., Binkofski F., Eickhoff S.B. The Role of Human Parietal Area 7A as a Link between Sequencing in Hand Actions and in Overt Speech Production // Front. Psychol. 2012. V. 3. P. 534. doi: https://doi.org/10.3389/fpsyg.2012.00534 
30. Henry A.G., Brooks A.S., Piperno D.R. Plant foods and the dietary ecology of Neanderthals and early modern humans // J. Hum. Evol. 2014. V. 69. PP. 44- 54. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhevol.2013.12.014
31. Herrera K.J., Somarelli J.A., Lowery R.K., Herrera R.J. To what extent did Neanderthals and modern humans interact? // Biol. Rev. Camb. Philos. Soc. 2009. V. 84(2). P. 245-257. doi: https://doi.org/10.1111/j.1469-185x.2008.00071.x
32. Horan R.D., Bulte E., Shogren J.F. How Trade Saved Humanity from Biological Exclusion: An Economic Theory of Neanderthal Extinction // J. Econ. Behavior Organiz. 2005. V. 54. P. 1-29. doi: https://doi.org/10.1016/j.jebo.2004.03.009 
33. Hubbard T.D., Murray I.A., Bisson W.H., Sullivan A.P., Sebastian A., Perry G.H., Jablonski N.G., Perdew G.H. Divergent Ah Receptor Ligand Selectivity during Hominin Evolution // Mol Biol. Evol. 2016. V. 33(10). PP. 2648-2658. doi: https://doi.org/10.1093/molbev/msw143 
34. Hublin J.J. The origin of Neandertals // PNAS. 2009. V.106. P. 16022-16027. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.090411910  
35. Hurst J.A., Baraitser M., Auger E., Graham F., Norell S. An extended family with a dominantly inherited speech disorder // Dev. Med. Child. Neurol. 1990. V.32(4). P.352-355. doi: https://doi.org/10.1111/j.1469-8749.1990.tb16948.x  
36. Kiya T., Itoh Y., Kubo T. Expression analysis of the FoxP homologue in the brain of the honeybee, Apis mellifera // Insect. Mol. Biol. 2008. V. 17(1). PP. 53- 60. doi: https://doi.org/10.1111/j.1365-2583.2008.00775.x
37. Kochiyama T., Ogihara N., Tanabe H.C., Kondo O., Amano H., Hasegawa K., Suzuki H., Ponce de Leon M.S., Zollikofer C.P.E., Bastir M., Stringer C., Sadato N., Akazawa T. Reconstructing the Neanderthal brain using computational anatomy // Sci. Rep. 2018. V. 8(1). P. 6296. doi: https://doi.org/10.1038/s41598-018-24331-0 
38. Krause J., Lalueza-Fox C., Orlando L. et al. The derived FOXP2 variant of modern humans was shared with Neandertals // Curr. Biol. 2007. V.17(21). P.1908-1912. doi: https://doi.org/10.1016/j.cub.2007.10.008
39. Lai C.S., Fisher S.E., Hurst J.A., Levy E.R., Hodgson S., Fox M., Jeremiah S., Povey S., Jamison D.C., Green E.D., Vargha-Khadem F., Monaco A.P. The SPCH1 region on human 7q31: genomic characterization of the critical interval and localization of translocations associated with speech and language disorder // Am. J. Hum. Genet. 2000. V.67(2). P.357-368. doi: https://doi.org/10.1086/303011 
40. Lai C.S., Fisher S.E., Hurst J.A., Vargha-Khadem F., Monaco A.P. A forkhead-domain gene is mutated in a severe speech and language disorder // Nature. 2001. V. 413(6855). P. 519-523. doi: https://doi.org/10.1038/35097076
41. Lalueza-Fox C., Rosas A., Estalrrich A., Gigli E., Campos P.F., Garcia-Tabernero A., Garcia-Vargas S., Sanchez-Quinto F., Ramirez O., Civit S., Bastir M., Huguet R., Santamaria D., Gilbert M.T., Willerslev E., de la Rasilla M. Genetic evidence for patrilocal mating behavior among Neandertal groups // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011. V. 108(1). PP. 250-253. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.1011553108
42. Lieberman P., McCarthy R.C. Tracking the evolution of language and speech // Expedition. 2007. V. 49(2). P. 15-20. 43. Linne C. Systema naturae per regna tria naturae, secundum classes, ordines, genera, species cum characteribus, differentiis, synonymis, locis. 1767. Stockholm. doi: https://doi.org/10.5962/bhl.title.559
43. MacDermot K.D., Bonora E., Sykes N., Coupe A.M., Lai C.S., Vernes S.C., Vargha-Khadem F., McKenzie F., Smith R.L., Monaco A.P., Fisher S.E. Identification of FOXP2 truncation as a novel cause of developmental speech and language deficits // Am. J. Hum. Genet. 2005. V. 76(6). P. 1074-1080. doi: https://doi.org/10.1086/430841
44. Maricic T., Gunther V., Georgiev O., Gehre S., Curlin M., Schreiweis C., Naumann R., Burbano H.A., Meyer M., Lalueza-Fox C., de la Rasilla M., Rosas A., Gajovic S., Kelso J., Enard W., Schaffner W., Paabo S. A recent evolutionary change affects a regulatory element in the human FOXP2 gene // Mol. Biol. Evol. 2013. V. 30(4). P. 844-852. doi: https://doi.org/10.1093/molbev/mss271 
45. Mozzi A., Forni D., Clerici M., Pozzoli U., Mascheretti S., Guerini F.R., Riva S., Bresolin N., Cagliani R., Sironi M. The evolutionary history of genes involved in spoken and written language: beyond FOXP2 // Sci. Rep. 2016. V. 6. 22157. doi: https://doi.org/10.1038/srep22157 
46. Murphy E., Benitez-Burraco A. Paleo-oscillomics: inferring aspects of Neanderthal language abilities from gene regulation of neural oscillations // J. Anthropol. Sci. 2018. V. 96. PP. 111-124. doi: https://doi.org/10.4436/JASS.96010 48. Murphy E., Benitez-Burraco A. Toward the Language Oscillogenome // Front. Psychol. 2018. V. 9. 1999. doi: https://doi.org/10.3389/fpsyg.2018.01999 
47. Nakamichi N., Takamoto K., Nishimaru H., Fujiwara K., Takamura Y., Matsumoto J., Noguchi M., Nishijo H. Cerebral Hemodynamics in Speech-Related Cortical Areas: Articulation Learning Involves the Inferior Frontal Gyrus, Ventral Sensory-Motor Cortex, and Parietal-Temporal Sylvian Area // Front. Neurol. 2018. V. 9. 939. doi: https://doi.org/10.3389/fneur.2018.00939
48. Nishimura T., Tokuda I.T., Miyachi S., Dunn J.C., Herbst C.T., Ishimura K., Kaneko A., Kinoshita Y., Koda H., Saers J.P.P., Imai H., Matsuda T., Larsen O.N., Jurgens U., Hirabayashi H., Kojima S., Fitch W.T. Evolutionary loss of complexity in human vocal anatomy as an adaptation for speech // Science. 2022. V. 377(6607). P. 760-763. doi: https://doi.org/10.1126/science.abm1574 
49. Ocobock C., Lacy S., Niclou A. Between a rock and a cold place: Neanderthal biocultural cold adaptations // Evol. Anthropol. 2021. V. 30(4). PP. 262-279. doi: https://doi.org/10.1002/evan.21894
50. Poliva O. From where to what: a neuroanatomically based evolutionary model of the emergence of speech in humans // F1000Res. 2015. V. 4. 67. doi: https://doi.org/10.12688/f1000research.6175.3 
51. Reich D., Green R.E., Kircher M., Krause J., Patterson N., Durand E.Y., Viola B., Briggs A.W., Stenzel U., Johnson P.L., Maricic T., Good J.M., Marques-Bonet T., Alkan C., Fu Q., Mallick S., Li H., Meyer M., Eichler E.E., Stoneking M., Richards M., Talamo S., Shunkov M.V., Derevianko A.P., Hublin J.J., Kelso J., Slatkin M., Paabo S. Genetic history of an archaic hominin group from Denisova Cave in Siberia. Nature. 2010. V. 468(7327). PP. 1053-1060. doi: https://doi.org/10.1038/nature09710
52. Rios L., Kivell T.L., Lalueza-Fox C., Estalrrich A., Garcia-Tabernero A., Huguet R., Quintino Y., de la Rasilla M., Rosas A. Skeletal Anomalies in The Neandertal Family of El Sidron (Spain) Support A Role of Inbreeding in Neandertal Extinction // Sci. Rep. 2019. V. 9(1). 1697. doi: https://doi.org/10.1038/s41598-019-38571-1 
53. Roberts M.F., Bricher S.E. Modeling the disappearance of the Neanderthals using principles of population dynamics and ecology // J. Archaeol. Sci. 2018. V. 100. P. 16-31. https://doi.org/10.1016/j.jas.2018.09.012 
54. Roksandic M., Radović P., Wu X.J., Bae C.J. Resolving the "muddle in the middle": The case for Homo bodoensis sp. nov. Evol. Anthropol. 2022. V. 31(1). P. 20-29. doi: https://doi.org/10.1002/evan.21929 
55. Sciubba E. The Exergy Footprint as a Sustainability Indicator: An Application to the Neanderthal–Sapiens Competition in the Late Pleistocene // Sustainability. 2019. V. 11 P. 4913. doi: https://doi.org/10.3390/su11184913 
56. Serre D., Langaney A., Chech M., Teschler-Nicola M., Paunovic M., Mennecier P., Hofreiter M., Possnert G., Paabo S. No evidence of Neandertal mtDNA contribution to early modern humans // PLoS Biol. 2004. V. 2(3). e57. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0020057 
57. Shipman P. Do the Eyes Have It? // Am. Scientist. 2012. V. 100(3). P. 198-201. doi: https://doi.org/10.1511/2012.96.198 
58. Somel M., Liu X., Khaitovich P. Human brain evolution: transcripts, metabolites and their regulators // Nat. Rev. Neurosci. 2013. V. 14(2). P. 112-127. doi: https://doi.org/10.1038/nrn3372  
59. Steven L. Kuhn, Mary C. Stiner. What's a Mother To Do? The Division of Labor among Neandertals and Modern Humans in Eurasia // Curr. Anthropol. 2006. V. 47. PP. 953-981. doi: https://doi.org/10.1086/507197 
60. Tallavaara M., Luoto M., Korhonen N., Jarvinen H., Seppa H. Human population dynamics in Europe over the Last Glacial Maximum // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2015. V. 112(27). PP. 8232-8237. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.1503784112
61. Tanaka H., Kawai T. Partial sequencing of a single DNA molecule with a scanning tunnelling microscope // Nat. Nanotechnol. 2009. V. 4(8). PP. 518-522. doi: https://doi.org/10.1038/nnano.2009.155 
62. Thulo M., Rabie M.A., Pahad N., Donald H.L., Blane A.A., Perumal C.M., Penedo J.C., Fanucchi S. The influence of various regions of the FOXP2 sequence on its structure and DNA-binding function // Biosci. Rep. 2021. V. 41(1). BSR20202128. doi: https://doi.org/10.1042/BSR20202128
63. Timmermann A. Quantifying the potential causes of Neanderthal extinction: Abrupt climate change versus competition and interbreeding // Quat. Sci. Rev. 2020. V. 238. P. 106331. doi: https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2020.106331
64. Underdown S. A potential role for transmissible spongiform encephalopathies in Neanderthal extinction // Med. Hypotheses. 2008. V. 71(1). P. 4-7. doi: https://doi.org/10.1016/j.mehy.2007.12.014 
65. Vaesen K., Dusseldorp G.L., Brandt M.J. An emerging consensus in palaeoanthropology: demography was the main factor responsible for the disappearance of Neanderthals // Sci. Rep. 2021. V. 11(1). 4925. doi: https://doi.org/10.1038/s41598-021-84410-7
66. Vaesen K., Scherjon F., Hemerik L., Verpoorte A. Inbreeding, Allee effects and stochasticity might be sufficient to account for Neanderthal extinction // PLoS One. 2019. V. 14(11). e0225117. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0225117
67. Valeriani D., Simonyan K. The dynamic connectome of speech control // Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 2021. V. 376(1836). 20200256. doi: https://doi.org/10.1098/rstb.2020.0256
68. Wilcke A., Ligges C., Burkhardt J., Alexander M., Wolf C., Quente E., Ahnert P., Hoffmann P., Becker A., Muller-Myhsok B., Cichon S., Boltze J., Kirsten H. Imaging genetics of FOXP2 in dyslexia // Eur. J. Hum. Genet. 2012. V. 20(2). 224-229. doi: https://doi.org/10.1038/ejhg.2011.160
69. Wolff H., Greenwood A.D. Did viral disease of humans wipe out the Neandertals? // Med. Hypotheses. 2010. V. 75(1). P. 99-105. doi: https://doi.org/10.1016/j.mehy.2010.01.048 
70. Woo Y.J., Wang T., Guadalupe T., Nebel R.A., Vino A., Del Bene V.A., Molholm S., Ross L.A., Zwiers M.P., Fisher S.E., Foxe J.J., Abrahams B.S. A Common CYFIP1 Variant at the 15q11.2 Disease Locus Is Associated with Structural Variation at the Language-Related Left Supramarginal Gyrus // PLoS One. 2016. V. 11(6). e0158036. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0158036
71. Zhang J., Webb D.M., Podlaha O. Accelerated protein evolution and origins of human-specific features: Foxp2 as an example // Genetics. 2002. V.162(4). P.1825-1835. doi: https://doi.org/10.1093/genetics/162.4.1825
72. Zubrow E. The demographic modelling of Neanderthal extinction. In: Mellars P. and C. Stringer (eds.). The Human Revolution. Behavioral and Biological Perspectives on the Origins of Modern Humans. 1989. Princeton University Press. P. 213– 231.
73. Zwir I., Del-Val C., Hintsanen M., Cloninger K.M., Romero-Zaliz R., Mesa A., Arnedo J., Salas R., Poblete G.F., Raitoharju E., Raitakari O., Keltikangas-Jarvinen L., de Erausquin G.A., Tattersall I., Lehtimaki T., Cloninger C.R. Evolution of genetic networks for human creativity // Mol. Psychiatry. 2022. V. 27(1). P. 354-376. doi: https://doi.org/10.1038/s41380-021-01097-y