Cambridgen yliopiston tutkijaryhmä on käyttänyt edistyneitä geneettisiä tekniikoita tutkiakseen ihmiskunnan alkuperää. Heidän tutkimuksensa, joka julkaistiin Nature Genetics -lehdessä, paljastaa, että nykyihmiset polveutuvat kahdesta esi-isäpopulaatiosta, jotka kehittyivät eristyksissä yli miljoonan vuoden ajan ennen sekoittumistaan noin 300 000 vuotta sitten.
Vanha jakautuminen, tuore kokoontuminen
Geneettiset analyysit osoittavat, että nämä kaksi ryhmää erosivat 1,5 miljoonaa vuotta sitten. Toinen niistä, nimeltään Populaatio A, koki merkittävän vähenemisen ennen kuin se alkoi hitaasti elpyä. Tämä populaatio on 80 %:n osuus nykyihmisten genomista. Sen uskotaan myös antaneen syntynsä neandertalilaisille ja denisovialaisille, kahdelle nykyisin kadonneelle ryhmälle.Populaatio B puolestaan on vaikuttanut 20 %:lla geneettiseen perintöömme. Vaikka se on vähemmistössä, tämä populaatio on saattanut näytellä keskeistä roolia ihmisen evoluutiossa, erityisesti vaikuttamalla aivojen toimintaan liittyviin geeneihin. Tutkijat ehdottavat, että nämä geenit olisivat voineet edistää keskeisten kognitiivisten kykyjen kehittymistä.
Näiden kahden populaation kokoontuminen noin 300 000 vuotta sitten merkitsi käännekohtaa ihmiskunnan historiassa. Toisin kuin myöhemmät geneettiset sekoitukset neandertalilaisten kanssa, tämä tapahtuma jätti paljon syvemmän jäljen DNA:han. Tämä löytö korostaa evoluutiomme myrskyisää polkua, kaukana yksinkertaisesta ja jatkuvasta sukulinjasta.
Innovatiivinen menetelmä menneisyyden purkamiseksi
Tutkijat ovat kehittäneet algoritmin, nimeltään cobraa, mallintaakseen esi-isäpopulaatioiden jakautumisia ja yhdistymisiä. Tämä työkalu, jota on testattu simuloiduilla tiedoilla ennen sen soveltamista todellisiin genomitietoihin, on mahdollistanut useiden satojen tuhansien vuosien takaisien tapahtumien rekonstruoinnin. Se perustuu 1000 Genomes -projektin tietoihin, joka on sekvensoinut DNA:ta eri puolilla maailmaa.Tämä lähestymistapa on myös paljastanut, että osa Populaatio B:n geeneistä sijaitsee vähemmän kriittisillä genomialueilla, mikä viittaa luonnonvalintaan, joka on eliminoinut haitallisia mutaatioita. Tätä prosessia, jota kutsutaan puhdistavaksi valinnaksi, selittää, miksi osa tämän populaation DNA:sta on vähitellen poistunut ajan myötä. Kuitenkin, toiset tämän populaation geenit näyttävät olleen välttämättömiä evoluutiollemme.
Ihmiskunnan lisäksi tämä menetelmä voisi vaikuttaa muiden lajien evoluution tutkimukseen. Tutkijat ovat jo soveltaneet sitä simpanssien, gorillojen ja delfiinien geneettisiin tietoihin, paljastaen samankaltaisia esi-isäpopulaatioiden rakenteita. Tämä vahvistaa, että geneettiset sekoitukset erilaisten ryhmien välillä ovat yleinen ilmiö eläinkunnassa.
Lisätietoja: Miten luonnonvalinta vaikuttaa genomimme?
Luonnonvalinta on keskeinen prosessi, joka muokkaa lajien genomia ajan myötä. Se suosii edullisia mutaatioita samalla kun se eliminoi haitallisia. Ihmisten tapauksessa tämä on mahdollistanut olennaisten toimintojen, kuten immuniteetin tai lisääntymisen, optimoinnin.Kuitenkin, jotkut neutraalit tai hieman haitalliset mutaatiot voivat pysyä genomissa. Nämä vaihtelut, vaikka vähemmän kriittisiä, edistävät geneettistä monimuotoisuutta. Ne voivat myös muuttua edullisiksi muuttuvassa ympäristössä, tarjoten evolutiivista joustavuutta.
Cambridgen tutkimus osoittaa, että Populaatio B:stä peräisin olevat geenit ovat usein kokeneet puhdistavaa valintaa. Tämä tarkoittaa, että haitalliset mutaatiot on vähitellen eliminoitu, kun taas hyödylliset geenit, erityisesti aivoihin liittyvät, on säilytetty.
Luonnonvalinta ei rajoitu vain geeneihin itsessään. Se vaikuttaa myös DNA:n ei-koodaaviin alueisiin, jotka näyttelevät roolia geenien ilmentymisen säätelyssä. Nämä mekanismit havainnollistavat, kuinka paljon genomimme on pitkän evoluutiotarinan tulosta.
Mikä rooli geeneillä on ihmisen aivojen evoluutiossa?
Geenit näyttelevät keskeistä roolia ihmisen aivojen kehityksessä ja toiminnassa. Jotkut niistä, jotka on peritty Populaatio B:stä, näyttävät vaikuttaneen merkittävästi kognitiiviseen evoluutioomme. Nämä geenit liittyvät usein kehittyneisiin hermosto-ominaisuuksiin, kuten muistiin tai neuronien väliseen viestintään.Cambridgen tutkimus ehdottaa, että nämä geenit ovat voineet antaa valintaa suosivia etuja, edistäen korkeampia kognitiivisia kykyjä. Esimerkiksi, hyödylliset mutaatiot näillä geneettisillä alueilla olisivat voineet parantaa aivojen plastisuutta, mikä on olennaista oppimiselle ja sopeutumiselle.
Kuitenkin, kaikki aivoihin liittyvät geenit eivät välttämättä ole edullisia. Jotkut vaihtelut voivat johtaa neurologisiin häiriöihin, mutta niitä tasapainottavat usein luonnonvalinta. Tämä prosessi ylläpitää tasapainoa geneettisen innovoinnin ja toiminnallisen vakauden välillä.