Znajdź zawartość

Pojedyncza zmiana genetyczna mogła zdecydować, że to Homo sapies wygrał rywalizację ewolucyjną z neandertalczykiem i denisowianinem. To fascynujące, że pojedyncza zmiana w ludzkim DNA mogło doprowadzić do zmiany połączeń w mózgu, mówi główny autor badań opublikowanych na łamach Science, profesor Alysson R. Muotri z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego (UCSD). Muotri, profesor pediatrii oraz medycyny komórkowej i molekulanej od dawna bada kwestie związane z rozwojem mózgu oraz nieprawidłowościami prowadzącymi do schorzeń neurologicznych. Interesuje go również ewolucja mózgu, a szczególnie to, co różni nasz mózg od mózgów najbliżej spokrewnionych z nami ludzi – neandertalczyków i denisowian. Badania nad ewolucją wykorzystują głównie dwa narzędzia – genetykę i badanie skamieniałości. Problem jednak w tym, że żadne z tych narzędzi nie mówi nam zbyt wiele o budowie i funkcjonowaniu mózgu. Mózg nie ulega bowiem fosylizacji, nie ma więc czego badać. Muotri zdecydował więc na wykorzystanie komórek macierzystych, narzędzia, które jest rzadko używane w rekonstrukcjach ewolucyjnych. Komórki macierzyste mogą zostać wykorzystane do tworzenia w laboratorium organoidów, czyli zminiaturyzowanej uproszczonej wersji badanego narządu. Muotri i jego zespół są pionierami w wykorzystywaniu komórek macierzystych do porównywania ludzi z innymi naczelnymi, jak szympansy czy bonobo. Dotychczas jednak uważana, że wykorzystanie tej techniki do porównania z gatunkami wymarłymi nie jest możliwe. W ramach najnowszych badań naukowcy katalogowali różnice genetyczne pomiędzy H. sapiens a neandertalczykami i denisowianami. Wykorzystując zmianę znalezioną w jednym tylko genie udało im się, za pomocą komórek macierzystych, uzyskać „neandertalski” organoid mózgu. Nie wiemy, kiedy i jak doszło do tej zmiany. Wydaje się jednak, że była ona znacząca i pozwala wyjaśnić umiejętności współczesnego człowieka dotyczące zachowań społecznych, języka, kreatywności, umiejętności adaptacji i wykorzystania technologii, Muotri. Naukowcy początkowo znaleźli 61 genów, których wersje odróżniały nas od naszych wymarłych kuzynów. Jednym z tych zmienionych genów był NOVA1. Przykuł on uwagę Muotriego, gdyż wiadomo, że jest to ważny gen regulatorowy, wpływający na wiele innych genów podczas wczesnych etapów rozwoju mózgu. Naukowcy wykorzystali więc technologię edytowania genów CRISPR do stworzenia współczesnych ludzkich komórek macierzystych zawierających neandertalską wersję genu NOVA1. Następnie pokierowali komórkami macierzystymi tak, by rozwijały się w komórki mózgowe, uzyskując w ten sposób „neandertalskie” organoidy mózgu. Organoidy mózgu to niewielkie grupy komórek mózgowych uzyskane z komórek macierzystych. Są one użytecznym modelem do badania genetyki, rozwoju chorób, reakcji mózgu na infekcje czy na leki. Stworzone przez kalifornijskich uczonych „neandertalskie” organoidy już na pierwszy rzut oka wyglądały inaczej. Miały wyraźnie inny kształt, co było wydać nawet gołym okiem. Gdy uczeni bliżej im się przyjrzeli okazało się, że organoidy H. sapiens i organoidy „neandertalskie” różnią się także sposobem proliferacji komórek oraz tworzenia synaps. Miały nawet odmienne proteiny biorące udział w tworzeniu synaps. A impulsy elektryczne generowane w „neandertalskich” organoidach były silniejsze na początkowym etapie rozwoju, jednak nie dochodziło w nich do takiej synchronizacji jak w organoidach H. sapiens. Zdaniem Muotriego, sposób działania i zmian w sieci neuronowej „neandertalskich” organoid jest podobny do działania, dzięki któremu noworodki naczelnych nieczłowiekowatych są w stanie nabywać nowe umiejętności znacznie szybciej niż ludzkie noworodki. Skupiliśmy się tylko na jednym genie, którego wersje różnią się pomiędzy człowiekiem współczesnym a wymarłymi kuzynami. Na następnych etapach badań chcemy skupić się na pozostałych 60 genach i sprawdzić, co dzieje się, gdy jeden, dwa lub więcej z nich, zostanie zmienionych, mówi Muotri. « powrót do artykułu

Częściowo odczytane najstarsze ludzkie DNA wskazuje, że żyjący przed 800 000 lat kanibal Homo antecessor był bliżej spokrewniony z neandertalczykiem i człowiekiem współczesnym niż z H. erectus. Dotychczas nie wszyscy specjaliści zgadzali się co sklasyfikowania tego gatunku. Teraz okazuje sie, że co prawda H. antecessro miał duże zęby jak H. erectus, ale bliżej mu było do nas, denisowian czy neandertalczyków. Stanowił naszą siostrzaną linię rozwojową, ale nie był naszym bezpośrednim przodkiem. W 1994 roku archeolodzy pracujący w górach Atapuerca w Hiszpanii znaleźli skamieniałe szczątki należące do gatunku Homo, jednak niepodobne do innych znanych jego przedstawicieli. Kości nosiły ślady cięcia i celowego łamania, co wskazywało na praktyki kanibalistyczne. Największe fragmenty należały co najmniej do 6 osobników i liczyły sobie co najmniej 800 000 lat. Nowy gatunek nazwano Homo antecessor. Jako, że były to jedne z najstarszych szczątków Homo znalezionych w Europie pojawiły się sugestie, że możemy mieć do czynienia ze wspólnym przodkiem H. sapiens, H. neandertalensis i denisowian. Przed kilkoma dniami na łamach Nature ukazał się artykuł opisujący niezwykłe badania. Naukowcom udało się zsekwencjonować proteiny znalezione na szkliwie jednego z zębów i odczytać część kodu genetycznego H. antecessor. Po porównaniu tych informacji z młodszymi danymi genetycznymi innych gatunków Homo naukowcy doszli do wniosku, że DNA H. antecessor było zbyt różne, by mógł on należeć do tej samej gałęzi drzewa ewolucyjnego co człowiek współczesny, neandertalczyk i denisowianin. Jestem szczęśliwy, że nasze badania wykazały, iż Homo antecessor może być blisko spokrewniony z ostatnim wspólnym przodkiem H. sapiens, neandertalczyków i denisowian. Wyraźnie tutaj widać, że wspólne cechy dzielone przez H. antecessor z tymi homininami pojawiły się wcześniej niż dotychczas sądzono, mówi współautor badań, José María Bermúdez de Castro. Autorzy badań wykorzystali paleoprotenomikę, czyli metodę badań starożytnych protein. Za pomocą spektrometrii mas naukowcy są w stanie zidentyfikować konkretne proteiny w próbce. Jako, że organizm tworzy białka zgodnie z instrukcją zawartą w DNA, indentyfikując układ aminokwasów w białku możemy zidentyfikować też wzorzec nukleotydów w kodzie genetycznym. Paleoprotemika jest niezwykle przydatnym narzędziem, gdyż DNA dość szybko ulega degradacji. Najstarsze zsekwencjonowane ludzkie DNA pochodzi sprzed 430 000 lat. Tymczasem proteiny mogą przetrwać bardzo długo, Dzięki sekwencjonowaniu protein badano już kod genetyczny nosorożca żyjącego przed 1,77 milionem lat czy małpy sprzed 1,9 miliona lat. Proteiny pozwalają więc zajrzeć znacznie dalej w przeszłość. Jednak trafność obecnych badań jest ograniczona wielkością próbki. Jako, że zbadano proteiny tylko jednego osobnika, mamy tutaj do czynienia z najbardziej prawdopodobnym, a nie pewnym wynikiem. Różne typy komórek tworzą różne proteiny. Jeśli uda się pozyskać proteiny z innych komórek, nie tylko ze szkliwa, będziemy mieli bardziej kompletny genom H. antecessor. « powrót do artykułu

Antropolog Alan Rogers z University of Utah odkrył najwcześniejszy znany nam przypadek krzyżowania się różnych populacji ludzkich. Znalazł on dowód na to, że przed około 700 000 lat doszło do krzyżowania pomiędzy ludźmi „super archaicznymi”, a wspólnym przodkiem neandertalczyków i denisowian. Ta „super archaiczna” populacja oddzieliła się od innych ludzi około 2 miliony lat temu. Jej liczebność wynosiła od 20 do 50 tysięcy osobników. Jej krzyżowanie się z przodkiem neandertalczyka i denisowianina jest nie tylko najstarszym znanym nam przykładem takiego procesu, ale też zachodzącym pomiędzy najmniej spokrewnionymi gatunkami człowieka, jakie kiedykolwiek się krzyżowały. Wiemy na przykład, że dochodziło do krzyżowania pomiędzy H. sapiens a H. neanderthalensis, jednak gatunki te oddzieliły się od siebie ok. 750 000 lat wcześniej. Tymczasem człowieka „super archaicznego” i przodka neandertalczyków i denisowian dzieli dużo ponad milion lat. Rogers i jego zespół badali, które mutacje genetyczne są wspólne dla współczesnych mieszkańców Afryki i Eurazji oraz były wspólne dla neandertalczyków i denisowian. Z badań genetycznych wynikało, że miało miejsce 5 epizodów krzyżowania się, w tym jeden, o którym dotychczas nie wiedziano. Na podstawie dalszych analiz naukowcy stwierdzili, że ludzie „super archaiczni” utworzyli osobny gatunek przed około 2 milionami lat (co zgadza się z wiekiem skamieniałości w Eurazji szacowanym na 1,85 miliona lat), a do epizodu krzyżowania się ze wspólnym przodkiem neandertalczyka i denisowianina doszło 700 000 lat temu. Grupa Rogersa uważa tez, że miały miejsce trzy fale migracji do Eurazji. Pierwsza z nich miała miejsce przed 2 milionami lat, gdy „super archaiczni” wyemigrowali do Eurazji i stworzyli tam dużą populację. Następnie, przed 700 000 lat, do Eurazji dotarł wspólny przodek neandertalczyka i denisowianina i zaczął krzyżować się z populacją „super archaiczną”. W końcu 50 000 lat temu w Eurazji rozprzestrzenił się człowiek współczesny, który łączył się z innymi gatunkami. Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Science Advances w artykule Neanderthal-Denisovan ancestors interbred with a distantly related hominin. « powrót do artykułu

Udomowienie zwierząt przez ludzi wiąże się z całym szeregiem zmian genetycznych zachodzących w udomawianych gatunkach. Zwierzęta stają się np. mniej agresywne, bardziej przyjazne, mają mniejsze zęby i bardziej miły dla oka, łagodniejszy wygląd. Autorzy najnowszych badań sugerują, że zanim udomowiliśmy zwierzęta... udomowiliśmy samych siebie. Ludzie współcześni są mniej agresywni i bardziej skorzy do współpracy, niż nasi przodkowie. Przeszliśmy też, w porównaniu chociażby z neandertalczykami, znaczne zmiany fizyczne. Nasze czaszki są mniejsze, a łuki brwiowe mniej wydatne. To skłoniło naukowców, do zastanowienia się, czy ludzie sami się nie udomowili. Biolog molekularny Giuseppe Testa i jego koledzy w Uniwersytetu w Mediolanie postanowili bliżej przyjrzeć się temu zagadnieniu. Przyjrzeli się genowi BAZ1B, który odgrywa ważną rolę w rozwoju komórek grzebienia nerwowego. Większość ludzi posiada dwie kopie tego genu. Jednak u osób cierpiących na zespół Williamsa brakuje jednej z kopii. Skutki tej choroby to m.in. niedobory poznawcze, mniejsza czaszka, „twarz elfa” i niezwykle przyjazne podejście do innych ludzi. Naukowcy, chcąc sprawdzić, czy BAZ1B odgrywa jakąś rolę w pojawieniu się takich a nie innych cech wyglądu zewnętrznego u osób z zespołem Williamsa, wyhodowali w laboratorium 11 linii komórek macierzystych grzebienia nerwowego: cztery zostały pobrane od osób chorych na zespół Williamsa, trzy od osób cierpiących na podobne schorzenie, w którym jednak dochodzi do duplikacji a nie delecji genów, a cztery od osób zdrowych. Następnie za pomocą różnych technik naukowcy zwiększali lub zmniejszali aktywność BAZ1B w każdej z linii komórek. Zauważyli w ten sposób, że manipulowanie ekspresją tego genu wpływało na setki innych genów odpowiedzialnych za rozwój czaszki i twarzy. Przede wszystkim zaś okazało się, że wyciszenie BAZ1B prowadziło do pojawienia się charakterystycznego wyglądu twarzy u osób z zespołem Williamsa. Gdy następnie naukowcy sprawdzili genom neandertalczyków i denisowian pod kątem genów reagujących na zmiany aktywności BAZ1B odkryli, że u człowieka współczesnego występuje cały szereg specyficznych mutacji w tych genach. To wskazuje, że na ich kształt wpłynął dobór naturalny. Jako, że u udomowionych zwierząt również zaobserwowano mutacje wielu z tych genów, co wskazuje, że i H. sapiens przeszedł proces udomowienia. To niezwykle imponujące badania, chwali włoskich kolegów Richard Wrangham z Uniwersytetu Harvarda. Potwierdzają one hipotezę o udomowieniu człowieka współczesnego. Uczony dodaje jedna, że w procesie udomowienia zapewne wzięło udział wiele różnych genów, więc nie powinniśmy przeceniać ewolucyjnego znaczenia BAZ1B. Oni skupili się na jednym, bardzo ważnym genie, ale jasnym jest, że działało tutaj wiele genów. Z kolei William Tecumseh Fitch III, biolog ewolucyjny z Uniwersytetu Wiedeńskiego, sceptycznie podchodzi do szukania podobieństw pomiędzy udomowieniem zwierząt, a samoudomowieniem się ludzi. Mamy tutaj i podobieństwa i różnice. Poza tym sądzę, że jeden czy kilka genów nie mogą być dobrym modelem dla opisywania działania olbrzymiej liczby genów biorących udział w procesie udomowienia. Pozostaje też pytanie, dlaczego ludzie sami mieliby się udomawiać. Wrangham uważa, że gdy wcześni ludzie tworzyli współpracujące ze sobą grupy, pojawiła się presja ewolucyjna, która faworyzowała cechy związane z mniejszą agresją. Po raz pierwszy pojawiła się aktywna selekcja, która działała przeciwko genom promującym agresję, stwierdza uczony. « powrót do artykułu

Przed 90 000 lat zmarła kobieta, która była w połowie neandertalką, a w połowie denisowianką. Takich wyników dostarczyła analiza genetyczna kości znalezionej w jednej z syberyjskich jaskiń. Tym samym po raz pierwszy udało się odnaleźć szczątki człowieka, którego rodzice należeli do różnych gatunków rodzaju Homo. Znalezienie hybrydy w pierwszym pokoleniu to coś niezwykłego. To wspaniałe osiągnięcie nauki wsparte odrobiną szczęścia, mówi Pontus Skoglund z Instytutu Francisa Cricka w Londynie. Odkrycia dokonał zespół, na którego czele stali Viviane Slon i Svante Paabo z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka w Lipsku. Przeprowadzili oni analizę genetyczną pojedynczej kości znalezionej w Jaskini Denisowa w Górach Ałtaj. W jaskini tej w 2008 roku odkryto nowy gatunek człowieka, który nazwano denisowianami. Wiadomo, że Góry Ałtaj zamieszkiwali nie tylko denisowianie, ale również i neandertalczycy. Już z wcześniejszych badań genomu ludzi współczesnych oraz żyjących przed tysiącami lat wiemy, że musiało dochodzić do krzyżowania się denisowian, neandertalczyków i Homo sapiens. Nigdy jednak wcześniej nie znaleziono dziecka rodziców należących do dwóch gatunków człowieka. Dotychczas najwcześniejszym znanym nam potomkiem dwóch gatunków był przedstawiciel Homo sapiens, który 4–6 generacji wcześniej miał przodka neandertalczyka. Denny, bo tak nazwano kobietę, której szczątki właśnie zbadano, miała neandertalską matkę i ojca denisowianina. Badania przyniosły więcej niespodzianek. Okazało się, że matka Denny była bliżej spokrewniona z liczącymi sobie 55 000 lat szczątkami neandertalczyka z jaskini Vindija w Chorwacji, niż neandertalczykiem z Ałtaju, który żył 30 000 lat przed urodzeniem się Denny. Szczątki Denny zostały odkryte przez zespół Paabo przed kilkunastu laty wśród ponad 2000 niezidentyfikowanych fragmentów ludzkich kości. W 2016 roku poddano je datowaniu radiowęglowemu, które ujawniło, że mamy do czynienia z homininem, który żył ponad 50 000 lat temu. Analizy ganetyczne pozwoliły stwierdzić, że Denny zmarła około 90 000 lat temu. Sekwencjonowanie mitochondrialnego – dziedziczonego po matce – DNA pokazało, że szczątki należą do człowieka, którego matką była neandertalka. To jednak nic nie mówiło o ojcu. Dlatego też zsekwencjonowano cały genom i porównano go z genomami neandertalczyków i denisowian znalezionymi w Jaskini Denisowa oraz ze współczesnymi mieszkańcami Afryki. Okazało się, że 40% DNA pochodzi od neandertalczyków, a kolejne 40% od denisowian. Wykazano również, że kość należała do kobiety, która w chwili śmierci miała co najmniej 13 lat. Wszystko wskazuje więc na to, że Denny była hybrydą neandertalki i denisowianina. Istnieje jednak możliwość, że to jej rodzice byli takimi hybrydami. Naukowcy chcieli rozstrzygnąć te wątpliwości i przeanalizowali te fragmenty genomu, gdzie istnieją różnice pomiędzy neandertalczykami a denisowianami. W każdym z tych miejsc porównali genom Denny z genomem obu gatunków. W ponad 40% przypadków jeden fragment DNA odpowiadał genomowi denisowian, a inny neandertalczyków. To zaś wskazuje, że genom Denny pochodził od obu gatunków, a nie od hybryd. Zdaniem Kelley Harris, genetyka populacyjnego, która specjalizuje się w badaniu hybryd Homo sapiens i H. neanderthalensis, badania wykazały, że Denny to hybryda w pierwszym pokoleniu. Tego samego zdania jest znany badacz Pontus Skoglund. To jasna sprawa. Myślę, że odkrycie to natychmiast powinno trafić do podręczników akademickich. Warto zwrócić uwagę na jeszcze jedną tajemnicę. Zarówno wcześniejsze badania, przypadek Denny oraz fakt, że w Jaskini Denisowa znaleziono niewiele kości należących do czystych przedstawicieli denisowian, wskazują, że do łączenia się neandertalczyków z denisowianami dochodziło często. A skoro tak, to jak to się stało, że denisowianie i neandertalczycy przez setki tysięcy lat zachowali odrębność genetyczną. Rozwiązaniem tej zagadki mogłaby być niepłodność hybryd denisowian i neandertalczyków lub jakaś inna ich cecha bilogiczna, która uniemożliwiła zlanie się obu gatunków ze sobą. Przy próbach rozwiązania tej zagadki trzeba wziąć pod uwagę też fakt, że neandertalczycy byli szeroko rozpowszechnieni, zajmowali całą zachodnią Eurazję. Denisowian znaleziono tylko w Jaskini Denisowa. Myślę, że żaden neandertalczyk żyjący na zachód od Uralu nie spotkał nigdy żadnego denisowianina – stwierdza Paabo. « powrót do artykułu