Tajemnica brakującego DNA rozwiązana. Efekt prehistorycznych romansów
Przez lata naukowcy zachodzili w głowę, dlaczego na ludzkim chromosomie X brakuje śladów po neandertalczykach, mimo że wszyscy ludzie (poza tymi z Afryki) mają w sobie średnio 5 proc. kodu genetycznego neandertalczyków.
Zwalano to na genetyczną niekompatybilność i biologiczną toksyczność. Nowe badania wywracają tę starą teorię do góry nogami. Okazuje się, że ewolucją naszego gatunku kierowało nie tylko prawo dżungli, ale przede wszystkim prehistoryczne preferencje randkowe.
Nasz genom to niesamowita kronika wędrówek, spotkań i dziedzictwa, zapisywana przez setki tysięcy lat. Biolodzy od dawna wiedzą, że w DNA współczesnych ludzi znajduje się domieszka genów neandertalskich, będąca pamiątką po dawnych krzyżowaniach obu gatunków. Jednak na chromosomie X istnieją ogromne luki, niemal całkowicie pozbawione tych archaicznych sekwencji. Badacze ukuli dla nich nawet specjalny termin - neandertalskie pustynie.
Do tej pory środowisko naukowe zakładało, że te puste obszary powstały w wyniku bezlitosnego doboru naturalnego. Alexander Platt z Uniwersytetu Pensylwanii przypomina dawną, powszechnie akceptowaną hipotezę, według której pewne geny naszych kuzynów były po prostu biologicznie toksyczne dla Homo sapiens.
Skoro linie ewolucyjne rozdzieliły się setki tysięcy lat temu, ich ponowne mieszanie miało powodować problemy zdrowotne, a wadliwe geny z czasem bezpowrotnie znikały. Jak się właśnie okazało, wszyscy tkwiliśmy w błędzie.
To nie biologia, to relacje społeczne
Zespół Sarah Tishkoff postanowił przyjrzeć się tej niezwykle intymnej karcie naszej historii. W głośnym artykule opublikowanym na łamach prestiżowego magazynu Science amerykańscy naukowcy dowodzą, że za braki w chromosomie X wcale nie odpowiada genetyczna ślepa uliczka. Winne są długotrwałe preferencje seksualne oraz ówczesne struktury społeczne.
Odkrycie to rzuca zupełnie nowe, fascynujące światło na ewolucję człowieka, udowadniając, że nie napędzało jej wyłącznie przetrwanie najsilniejszych, ale również to, kto z kim decydował się spędzić noc w jaskini. Badacze zauważyli wyraźny, oparty na płci schemat przepływu genów.
Okazało się, że krzyżowanie zachodziło uderzająco asymetrycznie, głównie między neandertalskimi mężczyznami a samicami współczesnego człowieka. To właśnie ta specyficzna dynamika, powtarzana przez tysiąclecia, doprowadziła do ostatecznego zatarcia neandertalskiego śladu na naszych chromosomach X.
Około 600 000 lat temu przodkowie anatomicznie współczesnych ludzi i ich najbliżej spokrewnionego gatunku, neandertalczycy, rozeszli się, tworząc dwie odrębne grupy. Nasi przodkowie ewoluowali w Afryce, podczas gdy przodkowie neandertalczyków ewoluowali i adaptowali się do życia w Eurazji. Jednak to rozdzielenie nie było trwałe - mówi Sarah Tishkoff, profesor genetyki i biologii Uniwersytetu Davida.
Dodaje ona, że przez setki tysiącleci populacje ludzkie migrowały na terytoria neandertalczyków i z powrotem, a gdy te grupy się spotykały, łączyły się w pary i - jak to ujęła - "wymieniały się fragmentami DNA", czyli rodziły się dzieci będące swego rodzaju krzyżówką heandertalczyków i homo sapiens.
Więcej na Spider's Web:
Dowód zapisany w starożytnych kościach
Aby dojść do tak przełomowych wniosków, zespół badawczy wziął pod lupę materiał genetyczny wyizolowany ze szczątków trzech neandertalczyków (z jaskiń Ałtaj, Czagyra i Vindija) i zderzył go z potężną bazą zróżnicowanych genomów dzisiejszych mieszkańców Afryki. Ta ostatnia grupa posłużyła jako idealna próba kontrolna, ponieważ przodkowie rdzennych Afrykanów historycznie nigdy nie mieli styczności z neandertalczykami na bezkresnych stepach Eurazji.
Wyniki okazały się oszałamiające. Daniel Harris, współautor badania, zwraca uwagę na kompletne odwrócenie dotychczasowych założeń. Podczas gdy nam, współczesnym ludziom, brakuje neandertalskich chromosomów X, u samych neandertalczyków odkryto aż 62-procentowy nadmiar ludzkiego DNA właśnie w tym obszarze.
To lustrzane odbicie ostatecznie pogrzebało teorię o ewolucyjnej toksyczności. Gdyby oba gatunki były ze sobą biologicznie niekompatybilne, brak obcego DNA byłby widoczny po obu stronach. Obecność naszych genów w ich materiale jednoznacznie dowodzi, że bariera reprodukcyjna po prostu nie istniała.
Kto, z kim i dlaczego genetyka jest bezlitosna?
Skoro natura nie stawiała przeszkód, jedynym logicznym wytłumaczeniem pozostaje krzyżowanie z mocnym ukierunkowaniem na płeć. Matematyka jest w tej kwestii wyjątkowo precyzyjna. Kobiety posiadają dwa chromosomy X, podczas gdy mężczyźni mają po jednym chromosomie X i Y.
W związku z tym kierunek, w jakim dobierały się pradawne pary, miał kolosalny wpływ na to, co przetrwa w ogólnej puli. Skoro neandertalscy łowcy znacznie częściej wiązali się z kobietami Homo sapiens, do naszej linii trafiało relatywnie mało neandertalskich chromosomów X, podczas gdy populacja neandertalczyków wręcz nasiąkała ludzkim wariantem tego chromosomu.
Złożone modele matematyczne potwierdziły, że takie specyficzne, społeczne zachowania bezbłędnie odwzorowują dzisiejszy obraz naszego DNA, wykluczając przy okazji inne, skomplikowane teorie migracyjne.
Co ukrywają przed nami starożytne romanse?
Choć naukowcy ustalili już "kto" i "jak" angażował się w te prehistoryczne schadzki, przed środowiskiem akademickim pojawia się kolejne wyzwanie. Zespół Tishkoff zamierza teraz odpowiedzieć na pytanie "dlaczego".
Badacze chcą wykorzystać szczegółowe mapowanie stosunku różnorodności między chromosomami X a resztą genomu, aby rozwikłać dynamikę płci w zaginionym społeczeństwie neandertalczyków. Być może wkrótce dowiemy się, czy u naszych wymarłych kuzynów to kobiety zostawały w swoich rodzinach biologicznych, podczas gdy mężczyźni samotnie migrowali do nowych grup w poszukiwaniu partnerek, czy też obowiązywały zupełnie inne zasady plemienne.
Odkrywanie tych starożytnych interakcji to fascynująca podróż w czasie, która powoli odsłania przed nami skomplikowane życie społeczne gatunku, z którym dzieliliśmy tę planetę.
Główna ilustracja: Rekonstrukcja starszego neandertalczyka, Zdjęcie: Neanderthal-Museum, Mettmann, CC BY-SA 4.0
