Genetiker är förbryllade över könssammansättningen hos förfäderna till européer och asiater. Antingen kom långt fler män än kvinnor ur Afrika, eller kolonialisterna utövade matriarki och polyandry, eller så bodde män mycket längre än sina flickvänner. Författare som har fått ett ovanligt resultat tror inte helt på en enda förklaring
Numera tvivlar forskare inte längre på att människosläktet dök upp i Afrika. Härifrån bosatte sig Homo sapiens över hela världen och ockuperade kontinenten efter kontinent och mötte ibland sina avlägsna bröder, som lämnade Afrika hundratusentals år tidigare. Detta hände i Europa, där människor av den moderna typen drev ut neandertalarna för cirka 30 tusen år sedan. Kanske något liknande hände i Asien - till exempel i Indonesien, där "hobbits" på ön Flores bara bodde för 20 tusen år sedan, när nästan hela jorden, utom kanske Amerika, beboddes av Homo sapiens.
I århundraden har historiker och antropologer försökt rekonstruera sekvensen för bosättningen av vår planet av raser och folk. Under de senaste åren har genetiker erbjudit dem hjälp. Genom att jämföra kromosomerna från representanter för olika folk, kan forskare nu återställa familjebanden mellan dem och försöka beräkna (baserat på uppskattningar av hastigheten på ackumulering av mutationer i genomet) när det fanns en uppdelning mellan folk, vars ättlingar nu är kända som, säger, svenskarna och kineserna.
Kör snabbare på X-kromosomen
Genetisk drift är ett rent slumpmässigt fenomen och följer lagarna i sannolikhetsteorin. Det kan beräknas att genetisk drift i autosom-DNA bör vara 25% långsammare än på X-kromosomen.
Under bildandet av gameter - ägg och spermier - avviker parade kromosomer i olika gameter på ett slumpmässigt sätt, och modern kan mycket väl överföra den 15: e kromosomen till barnet från sin farfar och den 22: e från sin mormor. Dessutom kan till och med en kromosom bära gener från två förfäder på grund av övergångsfenomenet, när parade kromosomer byter ut delar som är lika i ändarna under celldelningen. Men inte alla äggceller, och väldigt få av spermatozonerna kommer att initiera ett nytt liv och passerar gener genom arv. Därför kan riskfaktorn radikalt förändra frekvensen av förekomst av gener bland avkomlingar i jämförelse med förfäder.
Ju färre enskilda kromosomer är involverade i denna process, desto mer är den slutliga populationen utsatt för den "slumpmässiga faktorn" och den genetiska sammansättningen av små populationer förändras mycket snabbare på grund av drift än i stora. Men vi har två typer av kromosomer - könskromosomer X och Y, varav den sista, i mängden 1 del, endast är tillgänglig för män och autosomer, som är lika indelade i män och kvinnor. I en befolkning där män och kvinnor är lika uppdelade finns det bara 75 X kromosomer för varje 100 autosomer av varje typ.
Baserat på denna analys tror forskare att majoriteten (och kanske 100%) av de som bor utanför Afrika nu är ättlingar till en grupp människor som lämnade kontinenten för cirka 60 tusen år sedan (plus / minus 20 tusen år). Hur länge denna utvandring varade är svårare att fastställa, men det är uppenbart att väldigt få människor startade de många miljarder icke-afrikanerna. För att vara övertygad om detta räcker det att titta på genetisk mångfald - överflödet av olika varianter av gener i en given population. Bland svarta är det flera gånger mer än beräknat för alla andra raser och folk tillsammans.
Om du tittar noga på rasens och människors genetiska sammansättning kan du hitta mycket mer subtila effekter. Försök exempelvis ta reda på hur många av de "kolonialisterna" som åkte på en lång resa från Afrika var män och hur många kvinnor.
Och det visar sig att det fanns flera gånger fler män
Detta är dock bara den enklaste tolkningen av uppgifterna.
Kampanjvideo:
För att bedöma förhållandet mellan män och kvinnor i grundare av den icke-afrikanska befolkningen, försökte forskare att uppskatta antalet kvinnliga X-kromosomer i förhållande till autosomer - resten, parade, icke-könskromosomer. Eftersom män inte har två X-kromosomer, utan bara en, har totalt man och kvinna bara 3 X-kromosomer, medan till exempel de första eller 15 kromosomerna har fyra stycken. På alla populationer med lika könskomposition - där det finns lika många män och kvinnor - kommer 33% (4/3 gånger) fler autosomer än X-kromosomer.
Men här kan du ta reda på hur många kromosomer som fanns i människor som dog för 60 tusen år sedan?
Vi måste titta på deras efterkommandes DNA, och dessutom inte ett, utan ett stort antal. Och jämföra hur genpoolen som helhet har förändrats över tid, nämligen hur de relativa frekvenserna för olika varianter av DNA-sekvensen (genalleler) har förändrats i populationen. I det här fallet handlar det inte så mycket om uppkomsten av en ny mutation (uppkomsten av en ny allel) utan om hur mycket andelen ägare av en viss allel i den studerade gruppen av människor förändrades.
Anledningen till dessa förändringar är den så kallade genetiska drift.
Detta är ett rent sannolikt fenomen och dess hastighet är omvänt proportionell mot antalet kromosomer i befolkningen.
Därför, om det fanns lika många män och kvinnor bland kolonisatorerna som lämnade Afrika, skulle genpoolen associerad med X-kromosomen förändras 33% snabbare än den autosomala genpoolen.
Amerikanska genetiker, ledda av Alon Kanan och David Reich från det nyligen bildade Broad Institute of Harvard och MIT, har försökt att mäta dessa hastigheter. För att göra detta jämförde de tre befolkningar - "västafrikaner", "östasiatier" och "nordeuropeiska". Data om de relativa frekvenserna för tusentals olika DNA-variationer för dem samlades in inom ramen för det internationella projektet "HapMap". Västafrika representeras i det av jorubafolket i Niger, östra Asien - av hälften japanska och han-kineser, "norra Europa" - av amerikaner med motsvarande ursprung.
Det antas att de första är ättlingar till människor som förblev i Afrika, och den andra och tredje är ättlingar till mycket "kolonisatorer" som lämnade den svarta kontinenten. Jämförelse av variationer i hundratusentals DNA-positioner kan man statistiskt separera variationerna - för att ta reda på vilka som uppstod när alla människor blev afrikaner, vilka sådana - under "utvandringen", och vilka sådana - efter det när de lämnade delades in i européer och asiater.
Som jämförelsen visade, förändrades X-kromosomerna hos "kolonisatorerna" inte med 33%, utan 60-70% snabbare än autosomer.
Allt annat lika betyder det att det fanns 3 eller till och med 5 gånger fler män bland dem än kvinnor!
Motsvarande arbete accepteras för publicering i Nature Genetics.
Att det fanns fler män på den långa resan är knappast chockerande för antropologer. Genom att studera jägare-samlargrupperna som har överlevt fram till denna dag har dessa forskare länge dragit slutsatsen att det är män som är drivkraften bakom långväga migration, medan kvinnor ansvarar för små förskjutningar. Men skillnaden i omfattning - 3-5 gånger - och det faktum att invandrare från Afrika inte åkte till grannbyarna utan "till tomrummet", där de inte hade någon att fortsätta sin familj, fick Kanan och Reich att fundera över alternativa förklaringar.
Till exempel kan storleken på den kvinnliga befolkningen vara felaktigt intryckta i generna om män av någon anledning lämnade avkommor med endast en liten del av sina kamrater.
Detta beteende utövas på många hundar och till och med vissa apor, där den dominerande kvinnan inte tillåter andra medlemmar i förpackningen att para sig med många män. Men bete sig folk på samma sätt? Det är osannolikt, påpekar författarna, eftersom samma antropologiska studier indikerar spridningen av polygami snarare än matriarki och polyandry bland jaktstammar.
Kanske levde män längre? När allt kommer omkring bestämmer genetisk drift inte tid, utan antalet förändrade generationer. Om kvinnor byts ut oftare än män, verkar det som om deras drivhastighet är högre. Återigen tror Keinan och Reich och kollegor att denna förklaring också strider mot antropologiska observationer.
Slutligen, är det möjligt att vi räknar med drivhastigheten förgäves? Kanske förändrades inte genpoolen på grund av drift, men under påverkan av naturligt urval? När allt kommer omkring förändrades de yttre förhållandena dramatiskt med utgången från Afrika. Kanske visade sig några X-länkade gener, från vilka det varken var varmt eller kallt i Afrika, plötsligt vara avgörande för överlevnad i Mellanöstern? Återigen, osannolikt, skriver författarna. För det första är det inte klart varför bara på X-kromosomen. För det andra kunde forskarna inte hitta några skillnader i förändringsgraden i genpoolen mellan de kodande och icke-kodande regionerna i kromosomer.
I slutändan är accelererad genetisk drift längs X-kromosomen ett mysterium, medger forskare.
Förresten, med ytterligare vidarebosättning - under koloniseringen av Europa och Asien - fanns det inga driftavvikelser, och arbetet från Keinan och Reich visar förhållandet mellan antalet X-kromosomer och autosomer vid 3/4 (inom felmarginalen). Hur var den afrikanska utvandringen så annorlunda? Det finns inget svar på den här frågan ännu, men det är möjligt att vi alla, med undantag för afrikaner, är barn till ett mycket litet antal kvinnor och ett mycket större antal män.
