När det gäller arter, säger biologisk antropolog Rebecca Ackermann, ”glöm allt du lärde dig i gymnasiet.”
den klassiska lärobokdefinitionen, känd som begreppet biologiska arter, är en grupp organismer som bara producerar fertila avkommor med varandra. Enligt denna regel är domesticerade hundar en enda art — vare sig tax eller Great Dane-men en åsna och en häst är det inte.Ackermann, professor vid Sydafrikas University of Cape Town, gynnar en annan definition som inte är beroende av framgångsrikt sex: en grupp organismer som delar en blandning av anatomiska, beteendemässiga och genetiska egenskaper som skiljer dem från andra grupper. Men, tillägger hon, ” många, många evolutionära biologer jag känner undviker ofta ordet art helt.”
det beror på att det evolutionära trädet är trassligt, och många organismer på divergerande grenar kan fortfarande interbreed. ”Canids har, grisar har, möss har. You name it, Och det har, ” säger University of Georgia evolutionsbiolog Michael Arnold. ”Det finns en hybrid under varje buske.”
det inkluderar våra förfäder. Genetiska bevis har visat att forntida Homo sapiens blandade sig med neandertalarna och deras östra kusiner, Denisovans, flera gånger från 100 000 till 40 000 år sedan. Neanderthals och Denisovans parat med varandra, och Denisovans ansluten med en avlägsen härstamning, ännu inte känd från fossil, som kan ha varit närmare den tidigare Homo erectus.
i de senaste forntida DNA-studierna, nästan” varje gång en ny individ sekvenseras från den mänskliga fossila posten”, säger Ackermann, ” det finns några nya bevis för genflöde.”Interbreeding kan ha varit ett vanligt tema i mänsklig utveckling, men det är svårt att förstå idag, när vår är den enda Homo-arten kvar. För att bättre förstå vårt förflutna har antropologer som Ackermann börjat undersöka andra djur som parar sig över klassiska biologiska artlinjer.
det finns ett stort problem med begreppet biologiska arter: Det kan inte appliceras på organismer som reproducerar asexuellt, vilket inkluderar de flesta mikrober. Könskravet utgör också en utmaning för utdöda djur eftersom paleontologer inte kan berätta bara genom att titta på två liknande fossiler om varelserna kunde para sig. Att utesluta utdöda och asexuella organismer betyder att det biologiska artbegreppet inte fungerar för den stora majoriteten av livet som har funnits.ändå förespråkade biologer länge definitionen, delvis för att den passar den rådande bilden av evolutionen som ett förgreningsträd, där en enda förfäders Art avviker i distinkta släkter av efterkommande arter.
”det var en klassisk ide”, säger Arnold. Istället, han säger, Vi måste erkänna att som Ättlingar förgrenar sig, ”gener utbyts fortfarande, även om vi kallar dem olika arter.”
Interbreeding har nu upptäckts hos 10 procent av djurarterna och 25 procent av primaterna, inklusive pågående kors mellan sådana avlägsna släktingar som gelada och babianapor, vars sista gemensamma förfader bodde för cirka 4 miljoner år sedan.erkänner allestädes närvarande interbreeding bland primater, Arnold författade en bok för ett decennium sedan som hävdade hybridisering sannolikt inträffade i mänsklig utveckling. Det fick några svidande recensioner från antropologer, som trodde att Homo sapiens inte deltog i interspecies frågor — förrän flera månader senare, när sekvensering av Neandertalgenomet avslöjade att de gjorde det.
”Jag försökte att inte känna mig för självbelåten eftersom jag har varit så fel om så många saker under min vetenskapliga karriär”, påminner Arnold.
vad babianerna lärde oss
även om DNA bekräftar att forntida homininer interbred, berättar det inte hela historien, inklusive hur hybridavkomman gick i olika miljöer eller samhällen.
”Vi kommer aldrig att kunna faktiskt titta på interaktioner mellan arkaiska homininer och vår egen släkt i realtid, men det är något vi kan göra med icke-mänskliga primater”, säger Jenny Tung, en biologisk antropolog vid Duke University.
Tung studerar babianer i Kenyas Amboseli-bassäng. Befolkningen har observerats i årtionden. Även om det mestadels är gula babianer, på 1980-talet märkte forskare enstaka anubis babianer, en separat art som finns i norr.
linjerna delades för ungefär 1,4 miljoner år sedan — mer än dubbelt så lång tid som man trodde att separera neandertalare och moderna människor. Men trots fysiska och genetiska skillnader mellan arten är hybrider dokumenterade bland babianerna bördiga och blomstrande.
”det började höja många frågor om hur kan dessa två förälderarter hålla sig åtskilda från varandra om de verkar blanda sig ganska fritt”, säger Tung.
För att förstå denna process har Tung och kollegor genomfört anorstester — ”vi tittar på, du vet, Abby the babian poop, och sedan hämtar vi hennes fekala prov och extraherar DNA från det” — och jämför dessa resultat med beteendemässiga observationer.
i lagets senaste studie hade de 22 testade Amboseli-babianerna 12 till 72 procent anubis anor, inklusive individer som såg ut som rena gula. De genomgripande Anubis genetiska signaturerna tyder på att arten har parat i hundratals, till och med tusentals generationer.
ytterligare analys, inklusive babianer från längre bort, visade emellertid att hybrider endast finns i en smal övergångszon mellan kärnområdena anubis och gula babianer. Det är möjligt, tycker Tung, att hybridegenskaper i denna speciella livsmiljö eller sociala grupp kanske inte är fördelaktiga någon annanstans. Till exempel kan den mörkare Anubis pälsen som vissa hybrider har överhettas babianer i rengult territorium, vilket tenderar att vara varmare, torrare och mer savannliknande jämfört med bergiga skogar i ren anubis land. Om så är fallet antyder det att hybridisering mellan homininer också kan ha varit användbar i vissa miljöer och samhällen, men inte andra.
hur man upptäcker en Hybrid
Ackermann undersöker också babianer, men hennes är döda. En expert på skelettanatomi, hon blev intresserad av hybridisering i början av 2000-talet medan hon studerade ben från babianer med kända stamtavlor. Hon skulle märka att vissa individer såg lite ovanligt ut, bara för att kontrollera sina register och hitta att de var hybrider.
” mycket snabbt bestämde jag mig för att försöka karakterisera kvantitativt vad jag såg,” påminner Ackermann.
hon hoppades kunna hitta skelettfunktioner som är resultatet av interbreeding i allmänhet, vilket skulle kunna användas för att upptäcka hybrider bland mänskliga fossiler. Det var ett provocerande mål, år innan genetiska metoder skulle bekräfta homininhybridisering till och med ägde rum. Men hennes tillvägagångssätt har en fördel jämfört med även den mest banbrytande genetiska analysen: Medan gammalt DNA på ett tillförlitligt sätt kan identifiera hybrider, bevaras det sällan i ben från varma regioner äldre än 10 000 år. Eftersom hon fokuserar på synliga skelettdrag kan Ackermann potentiellt identifiera hybridfossiler som spänner över hominins mer än 6 miljoner år långa historia.
mätning av skallar från 169 gula, anubis och hybridbabianer som hade bott i fångenskap fann hon att hybrider inte bara är mellanprodukter av förälderarten. De har emellertid ofta avvikelser som extra eller feljusterade tänder. Det var vettigt att Ackermann: Att utveckla hybrider skulle få kommandon från båda föräldrarnas genom, som kanske inte synkroniseras när vissa tänder eller ben ska bildas. Dessa små glitches skulle inte påverka individens evolutionära kondition, men de kunde tipsa forskare till en hybrid.Ackermann hittade samma utvecklingsegenskaper över olika däggdjursgrupper som gnuer och gorillor. Sedan tillämpade hon sin metod på mänskliga förfäder.antropologer har länge diskuterat om specifika homininfossiler skulle kunna representera hybrider, men baserade vanligtvis sina argument på det ogrundade antagandet att hybrider liknar mellanprodukter eller medelvärden hos sina föräldrar. I en studie från 2010 använde Ackermann utvecklingsanomalier för att föreslå hybridkandidater, såsom 130 000 år gamla neandertalare från Kroatien med onormala premolarer och 100 000 år gamla moderna människor från Israel med egenskaper som feljusterade tänder och ett asymmetriskt ansikte.
hon inkluderade också en 35 000 år gammal anatomiskt modern mänsklig skalle från Rumänien. Fem år efter Ackermanns studie avslöjade forntida DNA från en annan Homo sapiens på samma plats att individen hade en neandertalfader bara fyra till sex generationer tillbaka.
Evolution i snabbspolning framåt
Ackermann och hennes kollegor vill veta hur vanliga dessa utvecklingsegenskaper är bland hybrider, och om de kvarstår i efterföljande generationer. Hennes kollegor vid University of Calgary uppfödde flera generationer möss från tre underarter och två arter för projektet. University of Cape Town Kerryn Warren, en ny doktorand på Ackermanns team, analyserade benen.
projektet pågår, men Warrens doktorsavhandling, med titeln ”Of Mice and Hominins”, erbjuder en förhandsgranskning: Hybridgemenskaper är överraskande olika. Avkomma kan likna en förälder eller en blandning — eller ta former olikavarken förälder. Blandning tillåter arter att byta och blanda sina gener, och de nya egenskaperna som resulterar i dessa ”hoppfulla monster”, som Warren och andra forskare kallar hybrider, kan vara användbara evolutionära genvägar, särskilt för våra förfäder.när Homo sapiens expanderade globalt konfronterade de nya miljöer, livsmedel och sjukdomar. Migranterna kunde ha utvecklat anpassningar till dessa tryck, men det skulle ha tagit många generationer.
vissa grupper kunde dock påskynda den processen: genom att para sig med Neanderthals och Denisovans som de stötte på i sin nya värld kunde linjerna för de nyanlända Homo sapiens ha förvärvat lokalt adaptiva gener relaterade till hud-och hårfärg, metabolism och immunitet under bara årtionden. ”Det hoppar så långt före vad du kan uppnå genom naturligt urval”, säger Ackermann. ”Hybridisering hade en allvarlig effekt, en stor inverkan på människor.”