Исследование пришло к выводу, что самые ранние предки анатомически современных людей (Homo sapiens sapiens) появились на южноафриканской «родине» и процветали там в течение 70 тысяч лет.
Прорывные результаты опубликованы сегодня в престижном журнале Nature.
Авторы предполагают, что изменения в климате Африки вызвали первые исследования человека, которые положили начало развитию генетического, этнического и культурного разнообразия людей.
Это исследование открывает окно в первые 100 тысяч лет истории современного человека.
ДНК как капсула времени
«В течение некоторого времени было ясно, что анатомически современные люди появились в Африке примерно 200 тысяч лет назад. То, что давно обсуждалось, - это точное место этого появления и последующего расселения наших самых ранних предков», - говорит руководитель исследования. Профессор Ванесса Хейс из Института медицинских исследований Гарвана и Сиднейского университета и экстраординарный профессор Университета Претории.
"Митохондриальная ДНК действует как капсула времени наших матерей-предков, медленно накапливая изменения на протяжении поколений. Сравнение полного кода ДНК или митогенома разных людей дает информацию о том, насколько тесно они связаны."
В своем исследовании профессор Хейс и ее коллеги собрали образцы крови, чтобы создать исчерпывающий каталог самых ранних митогеномов современного человека из так называемой линии «L0». «Наша работа была бы невозможна без щедрого вклада местных сообществ и участников исследования в Намибии и Южной Африке, что позволило нам обнаружить редкие и новые подветви L0», - говорит автор исследования и профессор общественного здравоохранения Риана Борнман из Университета. Претории.
«Мы объединили 198 новых редких митогеномов с текущей базой данных самой ранней известной популяции современного человека, линии L0. Это позволило нам уточнить эволюционное древо наших самых ранних предковых ветвей лучше, чем когда-либо прежде», - говорит первый автор. Доктор Ева Чан из Института медицинских исследований Гарвана, руководившая филогенетическим анализом.
Объединив временную шкалу линии L0 с лингвистическим, культурным и географическим распространением различных подлиний, авторы исследования показали, что 200 тысяч лет назад первая материнская линия Homo sapiens sapiens возникла на «родине» к югу от бассейн реки Большой Замбези, который включает в себя всю территорию северной Ботсваны, включая Намибию на западе и Зимбабве на востоке.
Родина, идеальная для жизни, чтобы процветать
Исследуя существующие геологические, археологические и ископаемые свидетельства, геолог д-р Энди Мур из Университета Родса обнаружил, что на родине когда-то находилась крупнейшая в истории озерная система Африки, озеро Макгадикгади.
До появления современного человека озеро начало истощаться из-за сдвигов в основных тектонических плитах. Это привело бы к образованию обширного водно-болотного угодья, которое, как известно, является одной из самых продуктивных экосистем для поддержания жизни. - говорит доктор Мур.
Первые миграции современного человека
Новые эволюционные графики авторов предполагают, что древняя экосистема водно-болотных угодий обеспечивала стабильную экологическую среду для первых предков современного человека, которые могли процветать в течение 70 тысяч лет.
«Мы наблюдали значительное генетическое расхождение в самых ранних материнских линиях современных людей, что указывает на то, что наши предки мигрировали с родины между 130 и 110 тысячами лет назад», - объясняет профессор Хейс. «Первые мигранты отправились на северо-восток, за ними последовала вторая волна мигрантов, отправившаяся на юго-запад. Третье население осталось на родине до сегодняшнего дня».
«В отличие от мигрантов с северо-востока, исследователи с юго-запада, кажется, процветают, испытывая устойчивый рост населения», - говорит профессор Хейс. Авторы предполагают, что успех этой миграции, скорее всего, был результатом адаптации к морской добыче пищи, что также подтверждается обширными археологическими данными вдоль южной оконечности Африки.
Климатические эффекты
Чтобы выяснить, что могло быть причиной этих ранних миграций людей, соавтор, профессор Аксель Тиммерманн, директор Центра климатической физики IBS в Национальном университете Пусана, проанализировал компьютерное моделирование климата и геологические данные, которые охватывают Южную Африку. История климата за последние 250 тысяч лет.
«Наше моделирование предполагает, что медленное колебание земной оси изменяет летнюю солнечную радиацию в Южном полушарии, что приводит к периодическим сдвигам осадков в южной части Африки», - говорит профессор Тиммерманн. «Эти сдвиги в климате открыли бы зеленые коридоры с растительностью сначала 130 тысяч лет назад на северо-восток, а затем около 110 тысяч лет назад на юго-запад, что позволило бы нашим самым ранним предкам впервые мигрировать с родины."
«Эти первые мигранты оставили после себя местное население», - отмечает профессор Хейс. «Со временем адаптировавшись к засушливым землям, потомки местного населения по материнской линии сегодня можно найти в районе Большого Калахари».
Это исследование уникальным образом объединило дисциплины генетики, геологии и климатической физики, чтобы переписать нашу раннюю человеческую историю.
Исследование было поддержано грантом Австралийского исследовательского совета Discovery Project (DP170103071) и Институтом фундаментальных наук (IBS-R028-D1). Профессор Ванесса Хейс заведует кафедрой исследований рака предстательной железы в Петре Сиднейского университета.