Znajdź zawartość

Zwykliśmy uważać, że szczytowym osiągnięciem ewolucji jest człowiek. Tymczasem okazuje się, że bardziej od człowieka wyewoluowały... szympansy. Genetyk ewolucyjny Jianzhi Zhang i jego koledzy z University of Michigan porównali próbki DNA pobrane od 13 888 ludzi, szympansów i makaków. Dla każdego z nukleotydów (T, G, C, A), który u ludzi i szympansów różnił się od nukleotydu naszego wspólnego przodka – naukowcy wnioskowali o nim na podstawie odpowiedniego nukleotydu u makaków – uczeni sprawdzali, czy doszło do wytworzenia nowej postaci białka. Geny, które zostały zmienione w czasie selekcji naturalnej wykazują wysoki stopień zmutowania, prowadzący do wytworzenia nowych białek. Okazało się, że od czasu gdy ewolucja szympansów i ludzi poszła własnymi ścieżkami przed 6 milionami lat, u szympansów zmiany zaszły w 233 genach, a u ludzi jedynie w 154. Dotychczas większość biologów ewolucyjnych była zdania, że większe zmiany zaszły w genomie człowieka. Mieliśmy skłonność by uważać, że między człowiekiem a wspólnym przodkiem ludzi i szympansów będą większe różnice, niż między szympansem a wspólnym przodkiem – mówi Zhang. Uczony mówi, że odkrycie jego zespołu ma logiczne uzasadnienie. Jeszcze do niedawna liczba ludzi była mniejsza, niż liczba szympansów, więc w jej ramach zachodziły mniejsze zmiany.

Paleoantropolodzy od lat zadają sobie pytanie, kiedy rozeszły się drogi człowieka i szympansa. Badania skamieniałości sugerują, że pierwsze hominidy powstały pomiędzy 5 a 7 milionami lat temu, co zostało potwierdzone podczas badań molekularnych. Ostatnie odkrycie burzy jednak ten obraz. Duński badacz Asger Hobolth z North California State University opublikował właśnie w piśmie PLoS Genetics artykuł, w którym omawia wyniki badań 1,9 miliona par bazowych DNA ludzi, szympansów, goryli i orangutanów. Pary pochodziły z czterech regionów genomu. Podczas badań wykorzystano metodę statystyczną zwaną ukrytym modelem Markowa, która pozwoliła na zidentyfikowanie niewielkich różnic pomiędzy genomami ludzi i małp. Dzięki temu uczeni mogli się dowiedzieć, jak blisko jesteśmy spokrewnieni z każdym z gatunków. Tej samej metody użyto następnie, by sprawdzić jak ludzie i szympansy dziedziczyli różne fragmenty niekodującego DNA. Pozwoliło to określić, które fragmenty pochodzą od wspólnego przodka człowieka i szympansa, a które dzielimy z gorylami i orangutanami. Co więcej, naukowcom udało się określić kolejność dziedziczenia. Rozpoczęli więc podróż w czasie, która zaczęła się przed 18 milionami lat, oddzieleniem się orangutanów od reszty małp. Zakończyli ją, ku swojemu zdumieniu, przed 4,1 milionami lat. To właśnie wówczas, ich zdaniem, doszło do rozdzielenia człowieka i szympansa. Dokładność datowania wynosi +/- 400 000 lat. Niektórzy specjaliści uważają, że to niemożliwe, byśmy jeszcze tak niedawno byli bezpośrednio związani z szympansami. Dlatego też sugerują, że w ukrytym modelu Markowa tkwi jakiś błąd. Wyniki badań stoją w sprzeczności z tym, co wiemy ze skamieniałych szczątków naszych przodków. Rozdzielenie się człowieka i szympansa przed 4,1 miliona lat... trudno będzie to obronić, ponieważ skamieniałości temu przeczą – uważa Blair Hedges, biolog ewolucyjny z Pennsylvania State University. Inni, tacy jak genetyk David Reich z Harvard Medical School, uważają, że zastosowana metoda wykazała przynajmniej, iż ewolucja genomu jest bardziej skomplikowana, niż nam się wydawało. Odkrycie Hoboltha jest przy tym zgodne z tym, co przed rokiem zaproponował sam Reich, pisząc na łamach Science iż szympansy i ludzie są spokrewnieni bliżej, niż sądzimy.

Ludzie stykają się i żyją z bakteriami wywołującymi wrzody żołądka już od 60 tysięcy lat. Międzynarodowy zespół badawczy śledził pochodzenie Helicobacter pylori, które łączy się również z nowotworami żołądka. Okazało się, że mikroorganizmy migrowały razem z naszym gatunkiem, wydostając się z Afryki w przewodzie pokarmowym Homo sapiens. Ludzie i Helicobacter ewoluowali, a raczej koewoluowali, w bliskim powiązaniu, ze specyficznymi szczepami zakażającymi przez bardzo długi czas określone populacje — powiedział dr Francois Balloux z Uniwersytetu w Cambridge. Jesteśmy niemal pewni, że pierwsza infekcja miała miejsce bardzo dawno temu, jeszcze przed opuszczeniem kontynentu afrykańskiego. Naukowcy z Wielkiej Brytanii, Niemiec, USA, Francji, RPA i Szwecji analizowali sekwencje DNA bakterii i ich gospodarzy. W ten sposób natrafili na ślad odkrycia, które pomoże zrozumieć biologię Helicobacter pylori i jego wirulencję (Nature). Za pomocą specjalnego programu komputerowego przeprowadzono symulację rozprzestrzeniania się omawianego mikroorganizmu na kuli ziemskiej. Genetyczne różnice między bakteriami odzwierciedlały "dywersyfikację" genomu człowieka, jaka dokonała się po opuszczeniu Afryki. Obszary zdobywane przez Helicobacter pokrywały się z rejonami kolonizowanymi przez nasz gatunek. Helicobacter pylori żyją w żołądku. Szacuje się, że ponad połowa ludzi na świecie to nosiciele bakterii. Większość nie zaczyna chorować, u niektórych dochodzi jednak do owrzodzenia żołądka lub dwunastnicy. Dolegliwość leczy się przeważnie antybiotykami.

Rosyjski arcymistrz szachowy Władimir Kramnik, przegrał z komputerem Deep Fritz. Rozgrywka składała się z sześciu partii, które zakończyły się dwoma zwycięstwami maszyny i czterema remisami. Ostatnią partię komputer wygrał w ciągu 5 godzin, po 47 ruchach. Trzydziestojednoletni Kramnik zabrał ze sobą do domu 500 000 dolarów nagrody. Gdyby wygrał z komputerem, jego konto wzbogaciłoby się o dwukrotnie większą kwotę. Rosjanin spotkał się już w Deep Fritzem w 2002 roku. Wtedy po ośmiu partiach był remis. Od tamtego czasu oprogramowanie zostało jednak ulepszone i komputer jest obecnie przeanalizować milion ruchów w ciągu sekundy.

Walenie, grupa ssaków morskich, do której należą m.in. delfiny i humbaki, posiadają nadzwyczajne zdolności słuchowe i komunikacyjne, a także przejawiają złożone zachowania społeczne. W ramach najnowszych badań, opublikowanych 27 listopada w Anatomical Record (oficjalnym magazynie Amerykańskiego Stowarzyszenia Anatomów), porównano mózgi humbaków z mózgami kilku innych gatunków waleni. Wykazały one, że w mózgach tych pierwszych występują typy neuronów znajdowane także w mózgach ludzi. Sugeruje to, że ewolucja określonych gatunków waleni i hominidów przebiegała podobnymi ścieżkami. Mimo świetnego zrozumienia biologii humabków, praktycznie nie zajmowano się budową ich mózgu, pozostawiając tym samym bez odpowiedzi pytanie, w jaki sposób struktura mózgu wpływa na złożone zdolności behawioralne i komunikacyjne tych zwierząt. Chociaż stosunek masy mózgu do masy ciała jest u fiszbinowców (podrzędu waleni, do którego należą humabki) mniejszy niż wśród zębowców (drugiego z 2 podrzędów waleni, który reprezentują np. delfiny), struktura i rozmiary ich mózgu sugerują, że one również mogą się poszczycić skomplikowaną historią ewolucyjną. Patrick R. Hof oraz Estel Van der Gucht z Wydziału Neuronauk nowojorskiej Mount Sinai School of Medicine zbadali mózgi dorosłych humbaków i porównali je z mózgami innych fiszbinowców (finwali) i mózgami kilku gatunków zębowców, m.in.: delfinów butlonosych, delfinów słodkowodnych z dorzecza Amazonki, kaszalotów oraz wali białych (biełuch). Naukowcy odkryli, że kora mózgowa humbaków przypomina pod względem stopnia złożoności korę mniejszych gatunków waleni, takich jak delfiny. Duży obszar kory prawdopodobnie odpowiada za zdolności słuchowe tych ssaków. Obecne studium wykazało, że jest on zorganizowany w jądra i zakręty. Największe zróżnicowanie odnotowano w zakresie budowy neuronów tworzących korę. Autorzy przypuszczają, że może ono wskazywać na różnice w funkcjonowaniu mózgu i zachowaniu, które nie zostały jeszcze rozpoznane i wyjaśnione. W mózgach humbaków, finwali i in. natrafiono na ślad wysp, czyli grup wyspecjalizowanych neuronów. Są to struktury, które powstały w toku ewolucji najprawdopodobniej po to, by usprawnić komunikowanie się między różnymi komórkami. Inną ważną cechą budowy ośrodkowego układu nerwowego humbaków jest obecność komórek wrzecionowatych w tych samych obszarach, co u człowiekowatych. Mimo że rola tych komórek nie jest dobrze poznana, uważa się, iż są one zaangażowane w procesy poznawcze i podlegają wyniszczeniu przez choroby neurodegeneracyjne, np. chorobę Alzheimera, oraz u pacjentów ze schizofrenią czy autyzmem. Komórki wrzecionowate znaleziono także w analogicznych obszarach mózgów zębowców z większymi mózgami, co sugeruje, że ich występowanie wiąże się w jakiś sposób z rozmiarami omawianego organu. Hof i Gucht uważają, że komórki wrzecionowate pojawiły się u człowiekowatych ok. 15 mln lat temu i od tej pory można je znaleźć w mózgach tak dużych małp, jak i ludzi, ale nie u mniejszych małp i innych naczelnych. U waleni wyewoluowały one wcześniej, mniej więcej 30 mln lat temu. Możliwe, że występowały u wszystkich przodków wali, ale przetrwały jedynie u gatunków z większymi mózgami. Nie da się też wykluczyć teorii, iż pojawiały się w toku ewolucji kilkakrotnie, w różnym czasie u różnych podrzędów. Jeden z tych razów przypadkowo zbiegł się w czasie z procesem mającym miejsce u dużych małp i w ten sposób staliśmy się świadkami jednego z rzadkich przykładów ewolucji równoległej. Wspólne cechy w budowie mózgów humbaków i ludzi doprowadziły do wytworzenia podobnych złożonych zachowań społecznych. Humbaki posługują się narzędziami, współpracują, tworzą koalicje. W ich szeregach zaobserwowano także zjawisko transmisji kulturowej.

Uczeni pracujący nad nową mapą ludzkiego kodu genetycznego ze zdziwieniem stwierdzili, że pozwala ona podważyć dotychczasową teorię, jakoby wszyscy ludzie na Ziemi mieli w 99,9% identyczny genom. Okazuje się, że różnice mogą sięgać nawet... 10 procent. Tworząc nową mapę naukowcy nie skupiali się na pojedynczych różnicach w DNA, które czynią nas wyjątkowymi. Zwrócili za to uwagę na różnicę w dużych powtarzających się fragmentach DNA, zwanych CNV. Uczeni z kilkunastu centrów badawczych na całym świecie zidentyfikowali już około 3000 genów, które różnią się liczbą kopii pewnych fragmentów DNA. Ta różnica może mieć wpływ na działanie danego genu i wpływać np. na odporność poszczególnych ludzi na tą samą chorobę. Akademicy porównali DNA 270 zdrowych osób z Chin, Japonii, Nigerii i Stanów Zjednoczonych. Zidentyfikowali 1447 różnych CNV, która stanowiły około 12% ludzkiego genomu. Około 285 z nich było związanych z takimi chorobami jak schizofrenia, łuszczyca czy choroba wieńcowa. Dzięki nowej mapie my i nasi koledzy pracujący w klinikach będziemy w stanie odnaleźć niewykrywalne wcześniej różnice w genomie pacjenta. Mapa CNV pozwoli nam dowiedzieć się, które ze zmian są charakterystyczna dla danej choroby – powiedział doktor Nigel Carter z Wellcome Trust Sanger Institute. Uczeni odkryli również, że geny ważne dla układu odpornościowego czy rozwoju mózgu oraz jego aktywności, charakteryzują się dużą liczbą CNV. Sądzę, że badania te na zawsze zmienią genetykę – stwierdził James Lupski, zastępca dyrektora Wydziału Genetyki Człowieka i Genetyki Molekularnej w Baylor College of Medicine w Teksasie. Dowiedzieliśmy się, że różnice między ludźmi nie są jedynie wynikiem zmian w pojedynczych parach zasad czy polimorfizmu pojedynczych nukleotydów – dodał.

Z badań przeprowadzonych przez naukowców z National Institute on Deafness and Other Communication Disorders (NIDCD – Narodowy Instytut Głuchoty i Innych Schorzeń Komunikacyjnych) oraz National Institute of Mental Health (NIMH – Narodowy Instytut Zdrowia Psychicznego) wynika, iż rezusy, słuchając odgłosów wydawanych przez innych członków tego samego gatunku, uaktywniają rejony mózgu, które odpowiadają regionom ludzkiego mózgu biorącym udział w komunikacji. Potwierdza to hipotezę, że mózg wspólnego przodka człowieka i małp, które nie należą do rodziny człowiekowatych, był wyposażony w ośrodki umożliwiające rozwój mowy. U człowieka za komunikację odpowiedzialne są przede wszystkim pole Broca i pole Wernickego. Okazało się, że gdy rezusy porozumiewają się między sobą, uaktywniają się w ich mózgach struktury, których położenie odpowiada położeniu obu wspomnianych pól u człowieka. Amerykańscy uczeni wykorzystali pozytronową tomografię emisyjną (PET) do zbadania mózgów trzech dorosłych małp. Zwierzęta słuchały trzech rodzajów dźwięków: nawoływań innych rezusów, gry instrumentów muzycznych oraz dźwięków syntetycznie wytworzonych przez komputer. Dźwięki różniły się częstotliwością, skalą i długością trwania. Dla każdego z typów wykonano 16 skanów i porównano uzyskane wyniki. Pomimo tego, że różne rodzaje naturalnych małpich odgłosów bardzo się od siebie różnią, aktywowały one zidentyfikowane przez naukowców obszary w mózgach zwierząt. Ich aktywność była wyraźnie większa, niż przy słuchaniu dźwięków niepochodzących od małp. Działo się tak nawet wówczas, gdy sztucznie wytwarzane dźwięki były bardzo podobne do odgłosów wydawanych przez rezusy. Uczeni doszli więc do wniosku, że w mózgu ostatniego wspólnego przodka człowieka i tych małp już istniały ośrodki, które u człowieka doprowadziły do rozwoju mowy. U makaków prawdopodobnie odgrywa on taką samą, pierwotną rolę, którą odgrywał u wspólnego przodka. Co więcej, wcześniejsze badania tego samego zespołu uczonych wykazały, że odgłosy innych rezusów aktywują regiony mózgu odpowiedzialne za przetwarzanie informacji wizualnych i emocjonalnych. Może to sugerować, że obszary mózgu, wyspecjalizowane jedynie w odbieraniu informacji językowych, wyewoluowały z większych regionów, które reagowały na wszelkie sygnały związane z życiem danej grupy. Ich rozwój, u człowieka i naczelnych nie będących człowiekowatymi, mógł do pewnego momentu przebiegać identycznie.