W ramach badań, których wyniki opublikowano w czasopiśmie „Science Advances”, naukowcy starali się oddzielić geny, które są unikatowe dla współczesnych ludzi, od tych, które odziedziczyliśmy po starożytnych przodkach.

Proces ten nie należał do najłatwiejszych. Jako Homo sapiens posiadamy nie tylko warianty genów, które dostaliśmy w spadku po neandertalczykach, z którymi nasz gatunek krzyżował się dziesiątki tysięcy lat temu, lecz także geny pochodzące od jeszcze wcześniejszych hominidów – wspólnych przodków Homo sapiens i Homo neanderthalensis.

Aby jak najdokładniej scharakteryzować i oddzielić oba rodzaje genów – nabytych w drodze krzyżowania i w drodze ewolucji – naukowcy opracowali specjalny algorytm, który nazwali SARGE (ang. Speedy Ancestral Recombination Graph Estimator). Następnie wykorzystali SARGE do przeanalizowania 279 genomów Homo sapiens, dwóch genomów neandertalczyków i jednego genomu pochodzącego od denisowianina. Denisowianie to inni nasi przodkowie, którzy żyć obok Homo sapiens jeszcze 40 tys. lat temu.

1,5% DNA odróżnia nas od praludzi

Autorzy badania odkryli, że zaledwie 1,5% do 7% ludzkiego genomu jest unikatowe dla Homo sapiens, czyli nie nosi śladów krzyżowania lub wariantów genów pochodzących od odleglejszych przodków.

Jeden z autorów badania, Richard E. Green, profesor inżynierii biomolekularnej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz wyjaśnia, że wartość 7% odnosi się do części ludzkiego genomu, w obrębie której ludzie wydają się bliżej spokrewnieni ze sobą wzajemnie niż z innymi przodkami. Natomiast 1,5% to ta część genomu, która obejmuje warianty genów, które posiadają wszyscy badani Homo sapiens, ale której nie posiada żaden neandertalczyk ani denisowianin.

Green przyznaje, że on i jego koledzy byli zaskoczeni odkryciem. Dodaje, że nie jest jasne, jak odnieść nowe ustalenia do rzeczywistych różnic biologicznych między ludźmi a neandertalczykami. – To bardzo ważne pytanie, na które będą musiały odpowiedzieć przyszłe badania. Teraz przynajmniej wiemy, gdzie szukać – powiedział Green.

Unikatowe geny odpowiadają za rozwój mózgu

Co ciekawe, okazało się, że większość genów z tej 1,5–7% puli to geny, które dobrze znamy i wiemy, że w dużej mierze odpowiadają za kodowanie białek biorących udział w rozwoju i funkcjonowaniu mózgu. To sugeruje, że właśnie rozwój mózgu jest tym, co naprawdę odróżnia nas od naszych przodków.

Autorzy analizy odkryli również, że warianty genów charakterystyczne dla Homo sapiens powstały w wyniku dwóch wyraźnych ewolucyjnych „wybuchów adaptacyjnych”, które miały miejsce około 600 000 i 200 000 lat temu. Nie wiadomo, dlaczego akurat w tym czasie doszło do tak istotnych zmian, ale naukowcy przypuszczają, że wpływ na to miały warunki środowiskowe.

Odtworzymy genom neandertalczyka z DNA Homo sapiens

Nowo nabytą wiedzę o różnicach genetycznych między Homo sapiens a neandertalczykami naukowcy zamierzają wykorzystać, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób ludzie i neandertalczycy różnili się poznawczo i biologicznie.

Naukowcy mogą pobrać ludzkie komórki i w warunkach laboratoryjnych edytować geny specyficzne dla człowieka, aby „przywrócić je” do wersji neandertalskiej – uważa Green. Podkreśla, że to nie byłoby to samo, co badanie prawdziwego neandertalczyka, ale takie eksperymenty mogą dać nam wyobrażenie o tym, jak dana zmiana genetyczna wpłynęła na kształtowanie się współczesnych ludzi.

Autorzy mają nadzieję, że w przyszłości zyskamy więcej skamieniałości zawierających DNA naszych wymarłych przodków, co pozwoli przeprowadzić jeszcze dokładniejszą analizę i lepiej poznać ewolucję Homo sapiens.

 

Źródło: Science Advances.