Co odróżnia ludzi od małp, poza dużym mózgiem i wyprostowanym chodzeniem? W ramach nowych badań naukowcy odkryli, że ludzie mają znacznie mniej mutacji DNA niż ich najbliżsi żyjący krewni. Okazuje się, że nasza ewolucja jest o około jedną trzecią wolniejsza. Publikacja naukowa „Wiedenskub” opowiada o nowych odkryciach dokonanych dzięki tym badaniom.
Co odróżnia ludzi od małp?
Być może już wcześniej zadawałeś to pytanie. Duży mózg? Chodzisz wyprostowany? Kciuki w górę?
Może. Ale wygląda na to, że jest ich więcej. W ramach nowych badań duńscy naukowcy odkryli, że ludzie doświadczają znacznie mniej mutacji DNA niż nasi najbliżsi żyjący krewni, małpy człekokształtne.
Oznacza to, że nasze geny nie różnią się tak bardzo od genów rodzicielskich, jak ma to miejsce w przypadku wielkich małp człekokształtnych.
„Ludzkie dziecko rodzi się z mniejszą liczbą mutacji niż małe szympansy. Nasza ewolucja przebiega o około jedną trzecią wolniej niż u innych naczelnych”- powiedział Wiedenskub Mikkel Heide Schierup, profesor w Center for Bioinformatics na Uniwersytecie w Aarhus i współautor nowego badania.
Wraz z genetykiem Christiną Hvilsom z kopenhaskiego zoo i bioinformatykiem z Uniwersytetu w Aarhus, Sørenem Besenbacherem, porównał częstość mutacji u ludzi do szympansów, goryli i orangutanów.
Wyniki wskazują, że współczynnik mutacji u ludzi drastycznie spadł w ciągu ostatnich milionów lat. Badanie zostało niedawno opublikowane w czasopiśmie naukowym Nature Ecology and Evolution.
Film promocyjny:
Z czasem pojawia się coraz więcej mutacji
Mutacje mają miejsce, gdy nasze komórki się dzielą. Na przykład spróbuj uważnie przyjrzeć się swoim dłoniom.
Może jest tam więcej zmarszczek niż wcześniej? Powinno być. Codzienne czynności i promieniowanie ultrafioletowe słońca nieustannie niszczą nasze komórki. Na szczęście komórki regenerują się samodzielnie.
„W 99,9% przypadków są one przywracane bez błędów. Ale z biegiem czasu podczas odzyskiwania będzie pojawiać się coraz więcej błędów, zwanych także mutacjami”- mówi Mikkel Heide Schirup.
Mutacje pokazują, jak ewoluowaliśmy
W przypadku mutacji, które zachodzą u płodu w macicy, mówimy o zmianach, które zachodzą podczas podziału komórek i nie są dziedziczone po matce lub ojcu.
Jednak w tym przypadku błędem jest nazywanie ich wszystkimi błędami - mówi Mikkel Heide Schirup. Mutacje mogą być korzystne, szkodliwe lub nieistotne.
„Wiele mutacji nie pojawia się w żaden sposób i to na ich podstawie określamy czas powstania gatunku. Większość szkodliwych mutacji szybko znika, a niewielka liczba pożytecznych rozprzestrzenia się i nadaje gatunkowi nowe właściwości”- mówi Mikkel Heide Schirup.
Mutacje pozwalają stwierdzić, kiedy dana osoba się pojawiła
Według Mikkel Heide Schirupa do określenia, kiedy przodkowie ludzi i małp człekokształtnych podzielili się i stali się różnymi gatunkami, można wykorzystać różne współczynniki mutacji.
Jeśli spojrzeć na częstotliwość mutacji u ludzi, okazuje się, że trzeba cofnąć się około 10 milionów lat, aby dojść do czasu, kiedy rozstaliśmy się z szympansami.
„Ale jeśli weźmie się pod uwagę, że współczynnik mutacji u szympansów jest wyższy niż u nas, okazuje się, że ludzie oddzieliły się od szympansów około 6,6 miliona lat temu i jest to znacznie bardziej zgodne ze znaleziskami skamieniałości, które posiadamy” - mówi Mikkel Heide Schirup.
Naukowcy mogą to zrozumieć, szukając mutacji w genomie szympansa i porównując je z liczbą mutacji, które przenoszą w ciągu pokolenia. Wskaźniki mutacji szympansów są zgodne z odkryciami skamieniałości.
Na przykład w latach 2001–2002 na pustyni Czad w Afryce znaleziono kilka skamieniałości wczesnych małp człekokształtnych Czad Sahelanthropus (Sahelanthropus tchadensis), uważanych za wspólnego przodka ludzi i szympansów. Sahelanthropus żył siedem milionów lat temu.
Naukowiec: bardzo interesujące badanie
Biolog ewolucyjny Morten Allentoft z Narodowego Muzeum Historii Naturalnej przeczytał to badanie. I jest zainspirowany.
„To poważne badanie z bardzo interesującym podejściem. Obliczyli wspólny genom kilku rodzin małp, co dostarczyło imponującej ilości danych”- powiedział Wiedenskubowi.
„Przez pewien czas istniało zamieszanie co do dziwnej rozbieżności między częstotliwością mutacji w ludzkim genomie a wiekiem skamieniałości, kiedy doszło do naszego ewolucyjnego podziału na małpy człekokształtne. Zamiast badać ludzi, naukowcy tutaj odwrócili problem i zbadali naszych najbliższych krewnych. A teraz znajdują dane, które są zgodne ze znaleziskami skamieniałości”.
„Dlatego my, ludzie, jesteśmy najdziwniejszą małpą w tym kontekście”.
Badacze: coś mogło się wydarzyć podczas exodusu z Afryki
Według Mikkela Heide Schirupa trudno jest zrozumieć, kiedy częstotliwość mutacji danej osoby zaczęła spadać. Sugeruje jednak, że stało się to stosunkowo niedawno. Może tylko 200-300 tysięcy lat temu.
Morten Allentoft zgadza się z Mikkelem Heide Schirupem, że wydaje się, że wskaźniki mutacji u ludzi spadły stosunkowo niedawno. A przez „ostatnio” rozumie się przedział z ostatnich miliona lat.
„Prawdopodobnie stało się to na ostatnim odcinku oddziału. Gdyby zdarzyło się to wcześniej, obraz nie byłby zgodny z wiekiem skamieniałości, ponieważ musielibyśmy rozdzielić je wcześniej niż okres, w którym niektóre znaleziska są datowane i uważamy, że są to nasi wspólni przodkowie”- mówi.
Nie wiadomo, dlaczego mamy mniej mutacji
Jednak trudno powiedzieć, co może być przyczyną spadku częstości mutacji. Być może jest to zmiana środowiska i warunków życia - sugeruje Morten Allentoft.
„Opuściliśmy Afrykę i przejęliśmy cały świat. Wpływ na nas miały różnego rodzaju czynniki środowiskowe, które mogły nie wpływać na inne małpy człekokształtne. Nikt nie wie, jak to wszystko może wpłynąć na tempo mutacji”.
„Wiele rzeczy może mieć znaczenie” - mówi Mikkel Heide Schirup. „Zarówno czynniki środowiskowe, jak i biologiczne, takie jak fakt, że później dorastamy i mamy dzieci”.
Częstotliwość mutacji u ludzi jest badana głównie u Europejczyków
Kolejnym krokiem w badaniu będzie, między innymi, zbadanie częstości mutacji wśród większej liczby małp, aby uzyskać dokładniejsze oszacowanie. Ponadto naukowcy zamierzają włączyć do swoich prac kolejne duże małpy człekokształtne - bonobo.
Ponadto naukowcy powinni przetestować współczynniki mutacji u większej liczby różnych osób, mówi Mikkel Heide Schirup.
„Niestety, zebraliśmy informacje na temat częstości mutacji głównie na materiale populacji europejskiej, więc teraz musimy się dowiedzieć, czy obraz mógłby wyglądać inaczej w innych częściach świata” - mówi Mikkel Heide Schirup.
Morten Allentoft zgadza się, że powinien to być następny krok.
„Ciekawie będzie zobaczyć, czy współczynniki mutacji są różne, na przykład wśród rdzennych mieszkańców Amazonii czy Afryki. Być może dostarczy nam to informacji o tym, gdzie i kiedy w naszej ewolucyjnej historii wskaźnik ten spadł i czy wydarzyło się to po exodusie z Afryki”.
Znaleziono więcej mutacji niż oczekiwano
Nowe badanie obejmowało łącznie dziesięć rodzin małp, składających się z matki, ojca i młodych: siedem rodzin szympansów, dwie rodziny goryli i jedna rodzina orangutanów.
Naukowcy udokumentowali szereg nowych mutacji, znajdując warianty genetyczne, które były obecne tylko u dziecka, a nie u rodziców.
Dokonano tego za pomocą techniki sekwencjonowania genomu używanej do określenia DNA organizmu.
We wszystkich rodzinach naukowcy odkryli więcej mutacji u młodych niż oczekiwano na podstawie danych dotyczących mutacji u ludzi.
Naukowcy korzystali również z materiałów z poprzednich badań, w których badano częstotliwość mutacji u ludzi.
Asbjørn Mølgaard Sørensen
