Duch w naszym DNA. Nowa metoda – TRACE – ujawnia nieznanych przodków człowieka

|Z ostatniej chwili

W przyrodzie kolor wściekle żółty bywa stosowany ku przestrodze (patrz: liściołaz żółty) czy jako kamuflaż (patrz: modliszka storczykowa). W Pulsarze natomiast – to sygnał końca embarga, które prestiżowe czasopisma naukowe nakładają na publikowane przez badaczy artykuły. Tekst z żółtym oznaczeniem dotyczy więc doniesienia, które zostało upublicznione dosłownie przed chwilą.

Dzięki badaniom tzw. kopalnego DNA (wymarłych gatunków) udało się odkryć, że większość osób żyjących poza Afryką nosi w swoim genomie od 1 do 2 proc. DNA neandertalczyków, a populacje z Azji i Oceanii posiadają również domieszkę genów tzw. denisowian (0,1 do 5 proc.). To było spektakularne naukowe osiągnięcie XXI w., jednak odtworzenie możliwie pełnej ewolucyjnej historii naszego gatunku napotyka na fundamentalną przeszkodę. Większość dotychczasowych narzędzi analitycznych wymaga bowiem m.in. dostępu do zsekwencjonowanych genomów wymarłych gatunków ludzi. A ponieważ nauka dysponuje zaledwie sześcioma wysokiej jakości genomami neandertalczyków (4) i denisowian (2), i to pochodzącymi wyłącznie z Eurazji, ewolucyjny obraz historii człowieka pozostawał niezwykle fragmentaryczny.

Aby pokonać te ograniczenia, zespół amerykańskich badaczy opracował nowatorską metodę obliczeniową o nazwie TRACE, którą opisał na łamach najnowszego „Science”. Wykrywając archaiczne fragmenty, algorytm nie szuka podobieństw do kopalnego DNA. Analizuje za to gotowe, szczegółowe mapy dziedziczenia (ancestral recombination graphs, ARGs), które osobny program odtwarza wyłącznie z genomów ludzi żyjących współcześnie. To w nich TRACE wypatruje śladów najstarszych ewolucyjnych krzyżówek.

Nowe podejście przyniosło zaskakujące rezultaty po zastosowaniu go do analizy ponad 500 genomów reprezentujących populacje z całego świata. Metoda TRACE odtworzyła znany obraz dziedzictwa neandertalskiego i denisowiańskiego w DNA, choć wykryła go mniej niż wcześniejsze badania (0,8-1 proc. neandertalskiego i 0,03-0,10 proc. denisowiańskiego). Ujawniła przy tym powszechną obecność genów pochodzących od „populacji widmo”. Prawdopodobnie ponad pół miliona lat temu oddzieliła się ona od linii ewolucyjnej prowadzącej do powstania Homo sapiens (ok. 300 tys. lat temu). Co istotne, to archaiczne dziedzictwo – stanowiące od 0,5 do 1,1 proc. genomu – występuje u wszystkich badanych grup współczesnych ludzi. Sugeruje to, że owo zagadkowe odgałęzienie krzyżowało się z przodkami Homo sapiens stosunkowo wcześnie, jeszcze zanim nasz gatunek opuścił Afrykę wyruszając na globalny podbój.

Zaskakujący okazał się też fakt, że geny „populacji widma” utrzymują się w specyficznych obszarach ludzkiego genomu, które do tej pory uznawano za strefy nietolerujące jakichkolwiek archaicznych introgresji (przenikania genów z innej populacji lub gatunku). Według autorów badania oznacza to, że selekcja usuwała z tych rejonów materiał genetyczny konkretnych linii – neandertalskiej i denisowiańskiej – a nie obce geny jako takie. Powód mógł być prozaiczny: geny obu tych gatunków albo niosły zbyt wiele szkodliwych wariantów, albo źle „współpracowały” z resztą genomu Homo sapiens.

Analiza 92 genomów mieszkańców Oceanii przyniosła kolejne odkrycie: we fragmentach odziedziczonych po denisowianach znaleziono ślady „superarchaicznej” linii, która oddzieliła się od naszego drzewa rodowego blisko 1,8 mln lat temu. Homo sapiens z tego regionu świata najprawdopodobniej więc przejęli to stare ewolucyjne dziedzictwo za pośrednictwem denisowian.

Mimo ogromnego potencjału metody TRACE, badacze wyraźnie wskazują na jej ograniczenia. Między innymi nie potrafią z jej pomocą określić, kiedy, gdzie i jak często nasi przodkowie krzyżowali się z „populacją widmem”. Nierozstrzygnięte pozostają również pochodzenie i zasięg geograficzny linii „superarchaicznej” – w tym to, czy jej geny trafiły do naszego gatunku wyłącznie za pośrednictwem denisowian, czy także wskutek bezpośredniego krzyżowania się. W przypadku tego drugiego wariantu, dobrym kandydatem byłby Homo erectus (wyewoluował ok. 2 mln lat temu, ale żył jeszcze ok. 100 tys. lat temu), brakuje jednak kopalnego DNA, które pozwoliłoby potwierdzić to przypuszczenie.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.