Составлено генеалогическое древо всего человечества — в нем 27 миллионов наших предков
Самое большое генеалогическое древо из когда-либо созданных описывает всю историю человечества и позволяет проследить историю нашего вида. В его основу легло несколько тысяч последовательностей генома человека.
На сегодняшний день созданы сотни тысяч геномов современного человека и тысячи геномов древнего человека. Однако разные методы и качество данных затрудняют их сравнение. Кроме того, каждый человеческий геном содержит сегменты предков разного возраста. Ученые из University of Oxford’s Big Data Institute применили метод древовидной записи к геномам древних и современных людей, чтобы создать объединенное генеалогическое древо человечества. Этот метод учитывает отсутствующие и ошибочные данные и использует древние геномы для калибровки времени их слияния. Это позволяет определить, как геномы изменились с течением времени и между популяциями, а также дает подробную картину эволюции нашего вида.
Наборы геномных данных, как правило, весьма неоднородны. Образцы из разных времен, географических мест и популяций обрабатываются, секвенируются и анализируются с использованием различных методов. Результирующие наборы данных содержат подлинные вариации, но также и сложные модели пропусков и ошибок. Это затрудняет объединение данных и препятствует усилиям по созданию наиболее полной картины геномной изменчивости человека.
Распространение человеческих популяций согласно новому генеалогическому древу. Изображение: Wohns et al./Science, 2022
Чтобы решить эти проблемы, авторы исследования, вышедшего в Science, использовали основополагающее представление о том, что наследственные отношения всех людей, которые когда-либо жили, могут быть описаны единой генеалогией.
В своей работе они представили статистические и вычислительные методы для вывода единой генеалогии современных и древних образцов. Также ученые их проверили с использованием компьютерного моделирования и анализа эмпирических данных, выделив точки различий и совпадений. Потом на основе этого исследователи провели теоретические линии происхождения между геномами и получили представление о том, какие генные варианты (или аллели), вероятно, были у общих предков этих людей.
Кроме того, что ученые смогли отобразить эти генеалогические отношения, они еще и попытались выяснить, где именно в мире жили общие предки секвенированных людей. Местоположение оценивалось на основе возраста отобранных геномов и места, где был отобран каждый геном. Хотя, конечно, эта оценка может быть очень приблизительной.
Каждая линия отражает отношения предков и потомков. Ширина линии соответствует тому, сколько раз отношения наблюдались в данных. Цвет линий меняется в зависимости от предполагаемого возраста предков. Изображение: Wohns et al./ Science, 2022
Чтобы построить единое генеалогическое древо, исследователи сначала собрали воедино геномные данные из нескольких крупных наборов данных разных проектов. Они включали 3601 высококачественную последовательность генома современных людей, и 8 — древних, в числе которых есть геномы неандертальца и денисовца.
В результате генеалогическая структура представляет собой анализ 27 миллионов фрагментов гаплотипов предков и 231 миллиона родословных, связывающих геномы из этих наборов данных. Также ученые использовали дополнительные 3589 древних образцов более низкого качества для ограничения и датирования взаимосвязей.
Древо, созданное в исследовании, показывает довольно много информации о генеалогии всего человечества. В целом, авторы работы реконструировали человеческую историю максимально точно с учетом имеющихся данных. Однако с большим количеством образцов генома и более сложным программным обеспечением генеалогическое древо могло бы быть еще точнее.
Здесь важно, что в процессе работы были созданы методы, главное преимущество которых — в их потенциальной возможности работать даже с миллионами образцов. Чем больше данных, тем точнее будет результат.
Сейчас члены команды работают над созданием новых алгоритмов машинного обучения, чтобы получить более точные данные о том, где и когда жили наши предки. Теоретически, тот же метод построения древа поможет лучше понять генетические основы болезней человека: можно определить точку происхождения аллелей, связанных с болезнью, а затем реконструировать, как и когда эти варианты генов распространяются в разных популяциях. И, наконец, метод можно использовать для отслеживания истории эволюции других организмов, таких как пчелы или крупный рогатый скот, и даже вирусов.
Источник
Создано генеалогическое древо всего человечества
.jpg)
В Институте больших данных Оксфордского университета создали карту с древними и современными геномами человечества, где все люди связаны между собой.
Статья опубликована в журнале Science. Как объясняют генетики, за последние двадцать лет произошли выдающиеся достижения в области генетических исследований человека, в результате которых были получены геномные данные для сотен тысяч людей, в том числе для доисторических. Так, ученые получают возможность проследить происхождение генетического разнообразия человека.
Ученые создали новый метод, решивший проблему объединения последовательностей генома из множества различных баз данных. Это — алгоритм для обработки такого массива информации. Так удалось разместить миллионы разных последовательностей.
Всего удалось объединить восемь баз данных. 3609 последовательностей геномов из 215 популяций. Древние геномы выделены из образцов по всему миру, их возраст от тысячи до ста тысяч лет. Отмечено, что всего наука знает сотни тысяч современных геномов и тысячи древних.
Как рассказал один из авторов работы доктор Ян Вонг, генеалогическое дерево максимально точно моделирует процесс, породивший все генетические вариации. Это позволит проследить, как генетическая последовательность каждого человека соотносится с любой другой во всех точках генома.
Поскольку отдельные области генома наследуются только от одного родителя, происхождение каждой точки генома можно рассматривать как дерево. Такие деревья связывают генетические регионы, поэтому можно отследить, где и когда впервые такие вариации появились.
— Мы реконструируем геномы наших предков и используем их для формирования обширной сети взаимоотношений. Затем мы можем оценить, когда и где жили эти предки. Подход требует небольших исходных данных и может включать как современные, так и древние образцы ДНК, — сказал доктор Энтони Уайлдер Уонс.
В итоге алгоритм показал, где в деревьях должны присутствовать общие предки. Получившаяся сеть содержит около 27 миллионов потомков. Потом авторы добавили данные о местоположении. Результаты успешно восстановили ключевые события в истории эволюции человека, включая миграцию из Африки.
Карту будут дополнять данными по мере их появления. Последовательность может вместить миллионы дополнительных геномов. В итоге должна получиться единая карта, которая сможет объяснить происхождение всех генетических вариаций человека, рассказать об эволюции вида, и отследить всевозможные изменения. Метод, кстати, применим к большинству живых существ, поэтому он может быть полезен в медицинской генетике, чтобы отслеживать, например, связи между болезнями.
Источник
Самое большое генеалогическое древо человечества показало историю нашего вида
В новом исследовании ученые использовали тысячи последовательностей генома человека. Результаты опубликованы в журнале Science.
Читайте «Хайтек» в
Ученые создали генеалогическое древо для всего человечества, чтобы обобщить, как все люди, живущие сегодня, относятся друг к другу и к нашим древним предкам. Чтобы построить его, исследователи просеяли тысячи последовательностей геномов, собранных как у современных, так и у древних людей. Также они использовали данные древних родственников человека. Все геномы произошли от 215 популяций, разбросанных по всему миру.
С помощью компьютерного алгоритма ученые выявили различные модели генетической изменчивости в последовательностях, выделив, где они совпадают и различаются. Основываясь на паттернах, исследователи провели теоретические линии происхождения между геномами.
Чтобы построить единую генеалогию человечества, исследователи сначала объединили данные из нескольких крупных общедоступных наборов данных, включая проект «1000 геномов», проект «Разнообразие генома человека» и проект «Разнообразие генома Саймонса». Получить данные древних людей было труднее, однако ученые нашли найти 8 высококачественных древних геномов гоминидов. Среди них три генома неандертальца, одному из которых более 100 000 лет; геном денисовца возрастом от 74 000 до 82 000 лет; и четыре генома из нуклеарной семьи, которая жила в Горном Алтае в России около 4 600 лет назад.
Собрав генеалогическое дерево, ученые провели географический анализ. Они подтвердили миграцию людей из Африки, а также нашли потенциальные доказательства взаимодействия между Homo sapiens и ныне вымершими гоминидами.
Читать далее
Нуклеарная семья — семья, состоящая из родителей и детей либо только из супругов; на первый план выдвигаются при этом отношения между супругами, а не отношения между представителями разных поколений.
Источник
Создано самое подробное генеалогическое древо человечества — видео
Исследователи из Института больших данных Оксфордского университета (Великобритания) создали карту всех генетических взаимоотношений между людьми. Эта е дин ая генеалоги я прослеживает родословную всех нас. Исследование опубликовано в журнале Science, кратко о результатах сообщили в институте . За последние два десятилетия были получены геномные данные для сотен тысяч людей, в том числе доисторических. Это позволяет проследить происхождение генетического разнообразия человека, чтобы создать полную карту того, как люди во всем мире связаны друг с другом. До сих пор основн ой проблем ой на пути к этому было объединени е последовательностей генома из различных баз данных и разработка алгоритмов для данных такого размера. Однако новый метод может легко комбинировать данные из нескольких источников и масштабироваться для анализа миллионов последовательностей генома.
Доктор Ян Вонг, генетик-эволюционист, один из основных авторов, объясняет: «Мы построили огромное генеалогическое древо, генеалогию для всего человечества, которая максимально точно моделирует историю, породившую все вариации современного генома человека. Эта генеалогия позволяет нам увидеть, как генетическая последовательность любого человека соотносится с другой во всех точках генома». Поскольку части генома наследуются только от одного родителя, матери или отца, родословная каждой точки генома ветвится как дерево. Объединив подобные «деревья», можно определить территорию, где появилась та или иная мутация, и понять, какие изменения в геноме ей предшествовали. Ведущий автор доктор Энтони Уайлдер Уонс сказал: «По сути, мы реконструируем геномы наших предков. Затем мы можем оценить, когда и где жили эти предки. Сила нашего подхода в том, что он может включать как современные, так и древние образцы ДНК». Исследование объединило данные о современных и древних геномах человека из восьми различных баз данных — в общей сложности 3609 отдельных геномов из 215 популяций. Древние геномы включали три генома неандертальца, геном денисовца и семью из четырех человек, живших в Сибири около 4600 лет назад. Алгоритмы предсказывали, где в эволюционных деревьях должны присутствовать общие предки, чтобы объяснить закономерности генетической изменчивости. Получившаяся сеть содержала почти 27 млн предков. После добавления данных о местоположении этих геномов авторы использовали нейросеть, чтобы оценить, где жили общие предки человечества. Результаты успешно воспроизвели ключевые события в истории эволюции человека, предсказанные наукой, в том числе миграцию из Африки.
Исследовательская группа планирует сделать генеалогическую карту еще более полной, продолжая включать генетические данные по мере их появления. Набор данных может легко вместить миллионы дополнительных геномов. Доктор Вонг говорит: «Это исследование закладывает основу для секвенирования ДНК следующего поколения. В конечном итоге мы сможем создать единую унифицированную карту, объясняющую происхождение всех генетических вариаций человека, которые мы наблюдаем сегодня». Доктор Уонс добавляет: «Хотя в центре внимания этого исследования находятся люди, этот метод работает для большинства живых существ, от орангутангов до бактерий. Это может быть особенно полезно в медицинской генетике, чтобы отделить истинные связи между генетикой и болезнями».
На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc., запрещённая на территории Российской Федерации
Источник