Нейромережі вирахували, які корисні гени ми успадкували від неандертальців

20

Відомо, що стародавні люди, зокрема, неандертальці і денисівці, схрещувалися з предками сучасних людей (homo sapiens), але доля дістався від них генетичного матеріалу не зовсім ясна. Імовірно, у нині живих людей не африканського походження збереглося близько 40% геному неандертальців. Також окремі етнічні групи успадкували генетичний матеріал денисівців – homo denisovensis) — маловивченого підвиду давніх людей, які жили у східній євразії та океанії.

Такий процес отримання генетичного матеріалу ззовні називається адаптивною інтрогресією. Вона дозволяє видам пристосовуватися до мінливих умов навколишнього середовища. Ймовірно, мутації, успадковані від неандертальців, вплинули на розвиток шкіри і обмін речовин і в підсумку допомогли сучасній людині розселитися по всій земній кулі.

Велика частина подібних мутацій не тільки не вивчена, але поки навіть не виявлена. Але тепер дослідження в цій галузі можуть піти набагато швидше-вчені з інституту globe при університеті копенгагена розробили новий метод пошуку невідкритих мутацій в геномі людини.

неандертальці. Художнє зображення зденека буріана. Вчені вважають, що схрещування homo sapiens і неандертальців призвело до генетичних мутацій, які допомогли вижити сучасній людині

В основі методу – згорткова нейронна мережа (cnn), яка зазвичай використовується для розпізнавання зображень і відео, а також метод глибокого навчання під назвою genomatnn. За допомогою cnn змоделювали два взаємопов’язаних процеси: передача генетичної інформації і природний відбір. Крім того були ідентифіковані області в геномі людини, де могла відбуватися інтрогресія.

Genomatnn застосували до різних наборів геномних даних і виявили кілька генів, найімовірніше, дісталися нам від інших видів древніх людей.

Для отримання точного результату потрібні були сотні тисяч симуляцій, в результаті нейромережа навчили визначати закономірності в зображеннях генома, які могли виникнути внаслідок адаптивної інтрогресії.

В результаті виявилися як вже відомі, так і нові, поки не описані мутації. Наприклад, в європейських геномах була виявлена інтрогресія від неандертальців в ділянках геному, що відповідають за кров, зокрема, за кількість кров’яних клітин у сучасної людини. У меланезійських геномах знайшлися запозичення від денисівців, які пов’язані із захворюваннями крові, розвитком шкіри, метаболізмом, різними неврологічними проблемами і антіонкогенами, тобто генами, що пригнічують ракові пухлини.

Хоча історично інтрогресія спрямована на впровадження в геном корисних мутацій, поки неясно, як саме цей генетичний матеріал впливає на його сучасних носіїв.

Надалі вчені планують адаптувати метод до більш складних демографічних сценаріїв, щоб з’ясувати долю генома неандертальців. Також можливо, genomatnn будуть застосовувати для вирішення ще більш складного завдання: пошуку мутацій, що дісталися людям від так званих популяцій-привидів, генетичний матеріал яких не зберігся.