The genomic landscape of Neanderthal ancestry in present-day humans

Abstract

Analyses of Neandertal genomes have revealed that Neandertals have contributed genetic variants to modern humans1–2. The antiquity of Neandertal gene flow into modern humans means that regions that derive from Neandertals in any one human today are usually less than a hundred kilobases in size. However, Neandertal haplotypes are also distinctive enough that several studies have been able to detect Neandertal ancestry at specific loci1,3–8. Here, we have systematically inferred Neandertal haplotypes in the genomes of 1,004 present-day humans12. Regions that harbor a high frequency of Neandertal alleles in modern humans are enriched for genes affecting keratin filaments suggesting that Neandertal alleles may have helped modern humans adapt to non-African environments. Neandertal alleles also continue to shape human biology, as we identify multiple Neandertal-derived alleles that confer risk for disease. We also identify regions of millions of base pairs that are nearly devoid of Neandertal ancestry and enriched in genes, implying selection to remove genetic material derived from Neandertals. Neandertal ancestry is significantly reduced in genes specifically expressed in testis, and there is an approximately 5-fold reduction of Neandertal ancestry on chromosome X, which is known to harbor a disproportionate fraction of male hybrid sterility genes20–22. These results suggest that part of the reduction in Neandertal ancestry near genes is due to Neandertal alleles that reduced fertility in males when moved to a modern human genetic background.

Introgression and gene family contraction drive the evolution of lifestyle and host shifts of hypocrealean fungi

“…Recent studies have revealed several mechanisms, including introgression, that can lead to adaptive divergence, especially in rapidly radiating groups (Pease et al 2016). There are numerous striking examples of adaptive introgression in plants, animals and humans that illustrate functional introgressed loci contributing to ecologically and reproductively significant traits (Whitney et al 2006; Song et al 2011; Sankararaman et al 2014; Lamichhaney et al 2015). Epichloë spp., grass endophytes in Hypocreales, contain many species that have evolve through a complex process of hybridisation (Moon et al 2004), indicating there is high possibility for the occurrence of introgression.…”

Immunité innée et maladies chez l’homme

“…Afin d'estimer l'intensité du flux de gènes archaïques dans le génome des populations humaines, diverses méthodes ont été développées. Leur application a révélé que l'introgression n'est pas homogène le long du génome des populations européennes et asiatiques, suggérant que l'ADN archaïque introgressé a été soumis à différentes pressions de sélection [14]. Ainsi, certaines régions telles que l'ensemble du chromosome X, le bras q du chromosome 8 ou les séquences codantes prises dans leur ensemble, sont pauvres en allèles néandertaliens.…”

“…Ainsi, certaines régions telles que l'ensemble du chromosome X, le bras q du chromosome 8 ou les séquences codantes prises dans leur ensemble, sont pauvres en allèles néandertaliens. Si la pauvreté du chromosome X en allèles introgressés semble liée à une baisse de la fertilité des mâles issus des croisements entre Homo sapiens et hommes de Néandertal, il existe plus généralement une corrélation significative entre la forte densité en éléments fonctionnels présents dans le génome et la faible probabilité d'ascendance néandertalienne des allèles retrouvés dans ces régions [14]. Une partie de la diversité géné-tique acquise par introgression a donc eu des effets délétères sur les hommes modernes et a, par conséquent, été éliminée par la sélection purificatrice [14,15].…”

“…Si la pauvreté du chromosome X en allèles introgressés semble liée à une baisse de la fertilité des mâles issus des croisements entre Homo sapiens et hommes de Néandertal, il existe plus généralement une corrélation significative entre la forte densité en éléments fonctionnels présents dans le génome et la faible probabilité d'ascendance néandertalienne des allèles retrouvés dans ces régions [14]. Une partie de la diversité géné-tique acquise par introgression a donc eu des effets délétères sur les hommes modernes et a, par conséquent, été éliminée par la sélection purificatrice [14,15]. sélection purificatrice) ainsi que ceux qui ont participé à l'adaptation d'une population à son environnement pathogénique précis (c'est-à-dire soumis à l'action de la sélection positive locale) [44] (➜).…”

“…En se basant sur diverses propriétés telles que les longueurs d'haplotypes, la présence ou non d'allèles dérivés ainsi que les divergences génétiques, cette étude a déterminé la probabilité d'ascendance néandertalienne de chacune des positions variables du génome dans les populations européennes et asiatiques du 1000 Genomes Project [14]. Tirant profit de ces calculs, nous avons montré que la probabilité de cette ascendance était plus importante pour les gènes de l'immunité innée que pour sont encore peu décrites à ce jour dans la réponse immunitaire mise en jeu immédiatement après l'infection.…”