kun kyse on lajeista, biologian antropologi Rebecca Ackermann sanoo: ”Unohda kaikki, mitä opit lukiossa.”

klassinen oppikirjan määritelmä, joka tunnetaan biologisena lajikäsityksenä, on eliöiden ryhmä, joka tuottaa vain hedelmällisiä jälkeläisiä keskenään. Tämän säännön mukaan kesykoirat ovat yksi laji — oli se sitten mäyräkoira tai Tanskandoggi — mutta aasi ja hevonen eivät.

Ackermann, eteläafrikkalaisen Kapkaupungin yliopiston professori, suosii erilaista määritelmää, joka ei ole riippuvainen onnistuneesta seksistä: ryhmä eliöitä, jotka jakavat yhdistelmän anatomisia, käyttäytymiseen ja geneettisiä ominaisuuksia, jotka erottavat ne muista ryhmistä. Mutta hän lisää: ”Monet tuntemani evoluutiobiologit karttavat usein sanaa laji kokonaan.”

Tämä johtuu siitä, että evoluutiopuu on takkuinen, ja monet eliöt toisistaan poikkeavilla oksilla voivat vielä risteytyä keskenään. ”Koiraeläimillä on, sioilla on, hiirillä on. Sinä sanot sen, ja se on”, sanoo Georgian yliopiston evoluutiobiologi Michael Arnold. ”Jokaisen pensaan alla on hybridi.”

, joka sisältää esi-isämme. Geneettiset todisteet ovat osoittaneet, että muinainen Homo sapiens risteytyi neandertalilaisten ja heidän itäisten serkkujensa Denisovalaisten kanssa useita kertoja 100 000-40 000 vuotta sitten. Neandertalinihmiset ja Denisovanihmiset pariutuivat keskenään, ja Denisovanihmisillä oli kaukainen, fossiileista vielä tuntematon sukuhaara, joka saattoi olla lähempänä varhaisempaa Homo erectusta.

viimeaikaisissa muinais-DNA-tutkimuksissa lähes ”joka kerta, kun ihmisen fossiiliaineistosta sekvensoidaan Uusi yksilö”, Ackermann sanoo, ”geenivirrasta löytyy jotain uutta todistusaineistoa.”

risteytyminen on saattanut olla yleinen teema ihmisen evoluutiossa, mutta sitä on vaikea ymmärtää nykyään, kun meidän lajimme on ainoa jäljellä oleva Homo-laji. Ackermannin kaltaiset antropologit ovat alkaneet tutkia muita eläimiä, jotka parittelevat biologisten lajien rajojen yli.

biologisessa lajikäsityksessä on yksi suuri ongelma: Sitä ei voi soveltaa eliöihin, jotka lisääntyvät suvuttomasti, johon kuuluu suurin osa mikrobeista. Sukupuolivaatimus asettaa haasteen myös sukupuuttoon kuolleille eläimille, sillä paleontologit eivät voi erottaa pelkästään kahta samanlaista fossiilia katsomalla, voisivatko otukset paritella. Sukupuuttoon kuolleiden ja suvuttomien eliöiden poissulkeminen tarkoittaa, että biologinen lajikäsitys ei toimi valtaosalle olemassa olleesta elämästä.

biologit kuitenkin puolustivat määritelmää pitkään, osittain siksi, että se sopii vallitsevaan kuvaan evoluutiosta haarautuvana puulajina, jossa yksi ainoa esi-isälaji eroaa toisistaan erillisiksi jälkeläislajeiksi.

”se oli klassinen ajatus”, Arnold sanoo. Sen sijaan meidän on hänen mukaansa tunnustettava, että jälkeläisten haarautuessa ”geenejä vaihdetaan edelleen, vaikka kutsumme niitä eri lajeiksi.”

Risteytymistä on nyt havaittu 10 prosentilla eläinlajeista ja 25 prosentilla kädellisistä, mukaan lukien jatkuvat risteytykset sellaisten kaukaisten sukulaisten kuin geladan ja paviaaniapinoiden välillä, joiden viimeinen yhteinen esi-isä eli noin 4 miljoonaa vuotta sitten.

tunnustaen kädellisten keskinäisen risteytyksen olevan kaikkialla, Arnold kirjoitti vuosikymmen sitten kirjan, jonka mukaan risteytyminen tapahtui todennäköisesti ihmisen evoluutiossa. Se sai murskaavia arvioita antropologeilta, joiden mielestä Homo sapiens ei osallistunut lajien välisiin asioihin-kunnes useita kuukausia myöhemmin, kun Neandertalin genomin sekvensointi paljasti heidän osallistuneen.

”yritin olla tuntematta itseäni liian omahyväiseksi, koska olen ollut niin väärässä niin monessa asiassa tieteellisen urani aikana”, Arnold muistelee.

mitä paviaanit opettivat meille

vaikka DNA vahvistaa, että muinaiset hominiinit risteytyivät keskenään, se ei kerro koko tarinaa, mukaan lukien kuinka hybridijälkeläiset pärjäsivät erilaisissa ympäristöissä tai yhteiskunnissa.

”emme koskaan pysty seuraamaan reaaliaikaisesti arkaaisten hominiinien ja oman sukujuuremme vuorovaikutusta, mutta sen voimme tehdä ei-inhimillisillä kädellisillä”, sanoo Duken yliopiston biologinen antropologi Jenny Tung.

Tung tutkii paviaaneja Kenian Amboselialtaassa. Populaatiota on tarkkailtu vuosikymmeniä. Vaikka se on enimmäkseen keltapaviaaneja, 1980-luvulla tutkijat huomasivat satunnaisia Anubis-paviaaneja, jotka ovat erillinen pohjoisesta tavattu laji.

sukuhaarat jakautuivat noin 1,4 miljoonaa vuotta sitten — yli kaksi kertaa sen ajan, jonka on ajateltu erottavan Neandertalilaiset ja nykyihmiset toisistaan. Lajien fyysisistä ja geneettisistä eroista huolimatta paviaanien keskuudessa dokumentoidut risteymät ovat hedelmällisiä ja kukoistavia.

”se alkoi herättää paljon kysymyksiä siitä, miten nämä kaksi emolajia voivat pysyä erossa toisistaan, jos ne näyttävät sekoittuvan melko vapaasti”, Tung sanoo.

ymmärtääkseen tätä prosessia Tung ja kollegat ovat tehneet esi — isien testejä — ”me katsomme, tiedäthän, Abbyn paviaanin kakkaa, ja sitten poimimme hänen ulostenäytteensä ja otamme siitä DNA: ta” – ja vertaamme näitä tuloksia käyttäytymishavaintoihin.

ryhmän tuoreessa tutkimuksessa testatuilla 22 Amboseli-paviaanilla oli 12-72 prosentin Anubis-sukujuuret, mukaan lukien yksilöitä, jotka näyttivät puhtailta keltaisilta. Anubiksen perimän perusteella lajit ovat paritelleet satoja, jopa tuhansia sukupolvia.

lisäanalyysi, mukaan lukien kauempaakin tulleet paviaanit, osoitti kuitenkin, että risteymiä on vain kapealla, siirtymävyöhykkeellä Anubiksen ja keltapaviaanin ydinalueiden välissä. Tungin mielestä on mahdollista, että hybridiominaisuuksista tässä nimenomaisessa elinympäristössä tai sosiaalisessa ryhmässä ei välttämättä ole hyötyä muualla. Esimerkiksi joidenkin risteymien tummempi Anubiksen Turkki saattaa ylikuumentaa paviaaneja puhtaan keltaisella alueella, joka on yleensä kuumempaa, kuivempaa ja savannimaisempaa verrattuna puhtaan Anubiksen maan vuoristoisiin metsiin. Jos näin on, se viittaa siihen, että hominiinien risteytymisestä on voinut olla hyötyä myös joissakin ympäristöissä ja yhteiskunnissa, mutta ei toisissa.

miten risteymän voi havaita

Ackermann tutkii myös paviaaneja, mutta omansa ovat kuolleet. Luuston anatomian asiantuntijana hän kiinnostui hybridisaatiosta 2000-luvun alussa tutkiessaan paviaanien luita tunnetuilla sukutauluilla. Hän huomasi, että jotkut yksilöt näyttivät hieman epätavallisilta, vain tarkistaakseen heidän tietonsa ja huomatakseen, että he olivat hybridejä.

”hyvin nopeasti päätin, että yritän kuvata määrällisesti sitä, mitä näin”, Ackermann muistelee.

hän toivoi löytävänsä yleensä risteytymisestä johtuvia luuston piirteitä, joiden avulla risteymiä voitaisiin bongata ihmisfossiilien joukosta. Se oli provosoiva tavoite, vuosia ennen kuin geneettiset menetelmät vahvistaisivat hominiinin hybridisaation edes tapahtuneen. Mutta hänen lähestymistavallaan on etulyöntiasema jopa huipputason geneettiseen analyysiin verrattuna.: Vaikka muinainen DNA pystyy luotettavasti tunnistamaan hybridit, sitä on harvoin säilynyt luissa lämpimiltä alueilta yli 10 000 vuotta. Koska Ackermann keskittyy näkyviin luuston piirteisiin, hän voi mahdollisesti tunnistaa hybridifossiileja, jotka ulottuvat yli 6 miljoonan vuoden hominiinien historiaan.

mittaamalla pääkalloja 169: ltä vankeudessa eläneeltä keltaiselta, anubikselta ja hybridipaviaanilta hän havaitsi, että risteymät eivät ole pelkästään emolajin välituotteita. He eivät, kuitenkin, usein on poikkeavuuksia, kuten ylimääräisiä tai väärin suunnatut hampaat. Ackermann piti sitä järkevänä.: Kehittyvät hybridit saisivat molempien vanhempien genomeilta käskyjä, jotka eivät välttämättä synkkaa sen mukaan, milloin tiettyjen hampaiden tai luiden pitäisi muodostua. Nämä pienet häiriöt eivät vaikuttaisi yksilön evoluutiokuntoon, – mutta ne voisivat antaa tutkijoille vihjeen hybridistä.

Ackermann löysi samoja kehityshäiriöitä eri nisäkäsryhmistä, kuten gnuista ja gorilloista. Sitten hän sovelsi menetelmäänsä ihmisten esi-isiin.

antropologit ovat pitkään väitelleet siitä, voivatko tietyt hominiinifossiilit edustaa hybridejä, mutta perustaneet väitteensä yleensä perusteettomalle oletukselle, että hybridit muistuttavat vanhempiensa välituotteita eli keskiarvoja. Vuonna 2010 julkaistussa tutkimuksessa Ackermann käytti kehityspoikkeamia ehdottaakseen hybridikandidaatteja, kuten 130 000 vuotta vanhoja kroatialaisia neandertalilaisia, joilla oli epänormaalit premolaarit, ja 100 000 vuotta vanhoja israelilaisia nykyihmisiä, joilla oli piirteitä, kuten väärät hampaat ja epäsymmetriset Kasvot.

mukana oli myös 35 000 vuotta vanha anatomisesti moderni ihmisen kallo Romaniasta. Viisi vuotta Ackermannin tutkimuksen jälkeen samalla paikalla olleen toisen Homo sapiensin muinais-DNA paljasti, että yksilöllä oli neandertalinihmisen esi-isä vain neljä-kuusi sukupolvea taaksepäin.

Evolution in Fast Forward

Ackermann ja hänen kollegansa haluavat tietää, kuinka yleisiä nämä kehityksen omituisuudet ovat hybrideissä ja säilyvätkö ne myöhemmissä sukupolvissa. Hänen kollegansa Calgaryn yliopistossa kasvattivat projektia varten usean sukupolven hiiriä kolmesta alalajista ja kahdesta lajista. Kapkaupungin yliopiston Kerryn Warren, Ackermannin ryhmän tuore tohtorikoulutettava, analysoi luut.

projekti on kesken, mutta Warrenin väitöskirja ”Of Mice and Hominins” tarjoaa esimakua: Hybridiyhteisöt ovat yllättävän moninaisia. Jälkeläiset voivat muistuttaa toista vanhempaansa tai sekoittua toisiinsa — tai ottaa muotoja, joita ei ole kummallakaan vanhemmalla. Sekoittumisen avulla lajit voivat vaihtaa ja sekoittaa geenejään, ja uudet piirteet, jotka johtavat näihin ”toiveikkaisiin hirviöihin”, kuten Warren ja muut tutkijat kutsuvat hybridejä, voisivat olla hyödyllisiä evolutiivisia oikoteitä, erityisesti esi-isillemme.

Homo sapiensin levittäytyessä globaalisti he kohtasivat uusia ympäristöjä, elintarvikkeita ja sairauksia. Muuttajat olisivat voineet sopeutua näihin paineisiin, mutta se olisi vienyt monta sukupolvea.

jotkin ryhmät pystyivät kuitenkin nopeuttamaan tätä prosessia: parittelemalla uudessa maailmassaan kohtaamiensa neandertalilaisten ja Denisovanien kanssa vastaperustetun Homo sapiensin sukuhaarat saattoivat hankkia ihon-ja hiusväriin, aineenvaihduntaan ja immuniteettiin liittyviä paikallisesti adaptiivisia geenejä jo pelkästään vuosikymmenten aikana. ”Se hyppää niin paljon sen edelle, mitä luonnonvalinnalla voisi saavuttaa”, Ackermann sanoo. ”Hybridisaatiolla oli vakava vaikutus, suuri vaikutus ihmisiin.”