I tre år, antropologen Alan Rogers har försökt lösa ett evolutionärt pussel. Hans forskning reder ut miljontals år av mänsklig evolution genom att analysera DNA-strängar från forntida mänskliga arter som kallas homininer. Som många evolutionära genetiker, Rogers jämför hominin-genom och letar efter genetiska mönster som mutationer och delade gener. Han utvecklar statistiska metoder som härleder historien om forntida mänskliga populationer.

Under 2017, Rogers ledde en studie som fann att två linjer av forntida människor, Neandertalare och Denisovaner, separerade mycket tidigare än man tidigare trott och föreslog en flaskhalspopulationsstorlek. Det orsakade en del kontroverser – antropologerna Mafessoni och Prüfer hävdade att deras metod för att analysera DNA gav olika resultat. Rogers höll med, men insåg att ingen av metoderna förklarade de genetiska uppgifterna särskilt bra.

"Båda våra metoder som diskuterades saknade något, men vad?" frågade Rogers, professor i antropologi vid University of Utah.

Den nya studien har löst det pusslet och genom att göra det, den har dokumenterat den tidigaste kända korsningshändelsen mellan forntida mänskliga populationer - en grupp känd som "super-arkaikerna" i Eurasien korsad med en Neanderthal-Denisovan förfader omkring 700, 000 år sedan. Händelsen var mellan två populationer som var mer avlägset besläktade än någon annan registrerad. Författarna föreslog också en reviderad tidslinje för mänsklig migration ut ur Afrika och in i Eurasien. Metoden för att analysera forntida DNA ger ett nytt sätt att se längre tillbaka i den mänskliga släkten än någonsin tidigare.

"Vi har aldrig känt till denna episod av korsning och vi har aldrig kunnat uppskatta storleken på den superarkaiska befolkningen, sa Rogers, huvudförfattare till studien. "Vi kastar bara ljus över ett intervall på människans evolutionära historia som tidigare var helt mörk."

Tidningen publicerades den 20 februari, 2020, i journalen Vetenskapens framsteg .

Ut ur Afrika och korsavel

Rogers studerade hur mutationer delas mellan moderna afrikaner och européer, och forntida neandertalare och denisovaner. Mönstret för delning innebar fem episoder av korsning, inklusive en som tidigare var okänd. Den nyupptäckta episoden involverar korsning av över 700, 000 år sedan mellan en avlägset besläktad "super-arkaisk" befolkning som separerade sig från alla andra människor för cirka två miljoner år sedan, och neandertalarnas och denisovanernas förfäder.

De superarkaiska och Neanderthal-Denisovan förfaderpopulationerna var mer avlägset besläktade än något annat par av mänskliga populationer som tidigare känts till korsning. Till exempel, moderna människor och neandertalare hade varit åtskilda i omkring 750, 000 år när de korsades. Superarkaikerna och Neanderthal-Denisovan-förfäderna var åtskilda i långt över en miljon år.

"Dessa fynd om tidpunkten vid vilken korsavel skedde i den mänskliga släkten säger något om hur lång tid det tar för reproduktiv isolering att utvecklas, sa Rogers.

Författarna använde andra ledtrådar i genomen för att uppskatta när de gamla mänskliga populationerna separerade och deras effektiva populationsstorlek. De uppskattade att superarkaiken separerades i sin egen art för cirka två miljoner år sedan. Detta överensstämmer med mänskliga fossila bevis i Eurasien som är 1,85 miljoner år gamla.

Forskarna föreslog också att det fanns tre vågor av mänsklig migration till Eurasien. Den första var för två miljoner år sedan när superarkaikerna migrerade in i Eurasien och expanderade till en stor befolkning. Sedan 700,- 000 år sedan, Neanderthal-Denisovan förfäder migrerade in i Eurasien och blandades snabbt med ättlingarna till superarkaikerna. Till sist, moderna människor expanderade till Eurasien 50, 000 år sedan där vi vet att de korsades med andra forntida människor, inklusive med neandertalarna.

"Jag har arbetat de senaste åren med det här annorlunda sättet att analysera genetisk data för att ta reda på historien, ", sa Rogers. "Det är bara glädjande att du kommer på ett annat sätt att se på data och att du i slutändan upptäcker saker som folk inte har kunnat se med andra metoder."