As sequências de DNA de Neandertal podem ser mais comuns em africanos modernos do que se pensava, e diferentes populações não africanas têm níveis de ancestralidade neandertal surpreendentemente semelhantes entre si, encontra um estudo publicado em 30 de janeiro na revista Célula . Os pesquisadores chegaram a essas descobertas desenvolvendo um novo método estatístico, chamado IBDmix, para identificar sequências de Neandertal nos genomas de humanos modernos. Os resultados também sugerem que os genomas africanos contêm sequências de Neandertal, em parte devido à migração retroativa de ancestrais dos europeus atuais.

"Nosso estudo é significativo porque fornece novos insights importantes sobre a história humana e os padrões de ancestralidade Neandertal em populações globalmente diversas, "diz o autor sênior do estudo, Joshua Akey, da Universidade de Princeton." Nossos resultados refinam os catálogos de regiões genômicas onde a sequência do Neandertal foi deletéria e vantajosa e demonstram que os remanescentes dos genomas do Neandertal sobrevivem em todas as populações humanas modernas estudadas até hoje.

Estudos anteriores sugeriram que os asiáticos do leste têm aproximadamente 20% mais ancestralidade neandertal em comparação com os europeus. Mas as novas descobertas sugerem que essas estimativas podem ter sido tendenciosas devido a limitações metodológicas. Abordagens desenvolvidas anteriormente, como S *, use um painel de referência moderno - geralmente uma população africana que não tem ancestrais neandertais. Mas se o painel de referência inesperadamente contiver sequências de Neandertal, então, o método subestimará a ancestralidade neandertal nos humanos modernos.

Para resolver este problema, Akey e seus colegas desenvolveram IBDmix como uma nova categoria de métodos para detectar ancestrais arcaicos. Em vez de usar um painel de referência moderno, a abordagem calcula a probabilidade de que o genótipo de um indivíduo seja idêntico por descendência (IBD) a um genoma de referência arcaico. Comparado com S *, IBDmix é uma abordagem menos tendenciosa porque tem maior poder estatístico para detectar sequências arcaicas compartilhadas e produz menos falsos positivos.

Os pesquisadores aplicaram IBDmix a 2, 504 indivíduos modernos do Projeto 1000 Genomes, que representa populações geograficamente diversas, e usou a referência do Neandertal Altai para identificar a sequência do Neandertal nesses indivíduos. Eles identificaram de forma robusta regiões de ancestralidade neandertal em africanos pela primeira vez, identificar em média 17 megabases (Mb) de sequência de Neandertal por indivíduo nas amostras africanas analisadas (o que corresponde a aproximadamente 0,3% do genoma), em comparação com menos de uma megabase relatada em estudos anteriores. Mais de 94% da sequência de Neandertal identificada em amostras africanas foi compartilhada com não-africanos.

Os pesquisadores também observaram níveis de ancestralidade Neandertal em europeus (51 Mb / indivíduo), Asiáticos do leste (55 Mb / indivíduo), e sul-asiáticos (55 Mb / indivíduo) que eram surpreendentemente semelhantes entre si. Surpreendentemente, Os asiáticos orientais tinham apenas 8% mais ancestralidade neandertal em comparação com os europeus, em contraste com relatórios anteriores de 20%. "Isso sugere que a maior parte da ancestralidade Neandertal que os indivíduos têm hoje pode ser rastreada até um evento de hibridização comum envolvendo a população ancestral de todos os não-africanos, ocorrendo logo após a dispersão para fora da África, "Akey diz.

Para explorar possíveis explicações para a ascendência Neandertal inesperadamente elevada nos africanos, os pesquisadores então compararam os dados reais com dados de genótipos simulados derivados de diferentes modelos demográficos. Esta análise levou em consideração várias características de sequência, como o comprimento dos segmentos arcaicos compartilhados, a frequência desses segmentos em africanos, e a quantidade de sequência compartilhada exclusivamente entre populações africanas e não africanas.

Eles descobriram que os africanos compartilham exclusivamente 7,2% da sequência do Neandertal com os europeus, em comparação com apenas 2% dos asiáticos. As simulações mostraram que os baixos níveis de migração de retorno persistindo nos últimos 20, 000 anos podem replicar características dos dados e podem, portanto, ser uma possível explicação para os níveis observados de ancestralidade entre diferentes populações modernas. Os resultados sugerem que os métodos desenvolvidos anteriormente usando uma população de referência africana tendem a subestimar a ancestralidade neandertal em maior medida nos europeus do que nos asiáticos. "Coletivamente, esses resultados mostram que as estimativas de ancestralidade neandertal em asiáticos e europeus foram tendenciosas devido às migrações de volta não contabilizadas de ancestrais europeus para a África, "Akey diz.

Mas o fluxo gênico foi em ambas as direções. Os dados também sugerem que houve uma dispersão de humanos modernos para fora da África em aproximadamente 200, 000 anos atrás, e este grupo hibridizou com Neandertais, introdução do DNA humano moderno nos genomas dos neandertais. De acordo com os autores, as dispersões para fora da África e para dentro da África devem ser levadas em consideração ao interpretar os padrões globais de variação genômica.

"Estou impressionado com o fato de que muitas vezes conceituamos a história humana em termos muito simples, "Akey diz." Por exemplo, muitas vezes imaginamos que houve uma única dispersão para fora da África que aconteceu em 60, 000 a 80, 000 anos atrás que levou ao povoamento do mundo. Contudo, nossos resultados mostram que essa história era muito mais interessante e havia muitas ondas de dispersão fora da África, alguns dos quais levaram à mistura entre humanos modernos e neandertais que vemos nos genomas de todos os indivíduos vivos hoje. "

Usando IBDmix, os pesquisadores também identificaram 51 haplótipos de Neandertal de alta frequência - conjuntos de variações de DNA que tendem a ser herdados juntos - em humanos modernos, incluindo vários que não foram detectados com métodos desenvolvidos anteriormente. Pela primeira vez, eles detectaram haplótipos de Neandertal de alta frequência em africanos, e as regiões contendo esses haplótipos são enriquecidas para genes envolvidos na função imunológica e sensibilidade à radiação ultravioleta. Esses haplótipos podem refletir instâncias de sequências de Neandertal benéficas sendo rapidamente conduzidas para alta frequência em humanos modernos por meio de um processo conhecido como introgressão adaptativa. "Essas novas descobertas fornecem uma visão sobre a história evolutiva dessas populações, as pressões seletivas que enfrentaram, e a variação atual na saúde e na doença, "Akey diz.

Os autores observam várias limitações de sua abordagem. Porque IBDmix requer um genoma de referência arcaico, não é adequado para descobrir sequências compartilhadas entre humanos modernos e linhagens de hominídeos desconhecidas ou não sequenciadas. Além disso, a abordagem requer genomas sequenciados de pelo menos dez indivíduos para inferências robustas. Em estudos futuros, Akey e sua equipe planejam aplicar sua abordagem a outras populações africanas, caracterizar funcionalmente as sequências de Neandertal que podem ser vantajosas, e estudar as implicações dessas sequências arcaicas na saúde e doença humanas modernas.