Puste miejsca w chromosomie X to nie defekt, a skutek prehistorycznych wyborów partnerów

Przez dekady tłumaczono to genetycznym konfliktem i szkodliwym działaniem obcych genów. Najnowsze analizy obalają jednak ten pogląd, wskazując, że o kierunku ewolucji człowieka decydowały nie tylko mechanizmy przetrwania, lecz także to, kogo wybierano na partnera życiowego w prehistorii.

Kod genetyczny człowieka można porównać do zapisu podróży, kontaktów i dziedziczonych cech, gromadzonego przez setki tysięcy lat. Naukowcom dobrze znany jest fakt, że u dzisiejszych ludzi znajdują się fragmenty genów neandertalskich - pozostałość po dawnych kontaktach między gatunkami. Zagadką pozostawały jednak rozległe odcinki chromosomu X, w których takich sekwencji praktycznie nie ma. To zjawisko zyskało nazwę neandertalskich pustyni.

Do niedawna uczeni wierzyli, że te puste regiony to skutek surowej selekcji naturalnej. Alexander Platt z Uniwersytetu Pensylwanii przywołuje wcześniejszą, szeroko podzielaną koncepcję, zgodnie z którą część genów naszych krewnych miała być po prostu szkodliwa dla organizmu Homo sapiens.

Zgodnie z tą teorią, ponowne połączenie linii rozwojowych, które oddzieliły się setki tysiącleci wcześniej, miało generować problemy zdrowotne, a niekorzystne warianty genów stopniowo zanikały. Najnowsze wyniki pokazują jednak, że dotychczasowe rozumowanie było błędne.

Nie chodzi o biologię, a o relacje między ludźmi

Grupa naukowa pod kierunkiem Sarah Tishkoff zdecydowała się dokładnie zbadać ten intymny fragment naszej przeszłości. W artykule opublikowanym w prestiżowym czasopiśmie Science badacze z USA wykazują, że przyczyną braków w chromosomie X nie jest genetyczny impas, lecz utrwalone wzorce wyboru partnerów oraz struktura społeczna tamtych czasów.

To ustalenie pokazuje ewolucję człowieka w nowym świetle - okazuje się, że nie kierowała nią jedynie zasada przetrwania najsilniejszych, ale również to, z kim decydowano się dzielić schronienie w jaskini. Naukowcy zaobserwowali wyraźną zależność przepływu genów od płci.

Wykazano, że krzyżowanie między gatunkami przebiegało w sposób silnie niesymetryczny - najczęściej dochodziło do związków między neandertalskimi mężczyznami a kobietami z gatunku Homo sapiens. Ten schemat, powtarzany tysiącami lat, doprowadził w efekcie do zniknięcia neandertalskiego materiału genetycznego z chromosomów X współczesnych ludzi.

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

Sarah Tishkoff, profesor genetyki i biologii Uniwersytetu Davida

Tishkoff wyjaśnia dalej, że w ciągu setek tysięcy lat populacje ludzkie wielokrotnie przemieszczały się na obszary zamieszkane przez neandertalczyków i z powrotem. Kiedy grupy te się spotykały, powstawały między nimi związki, w których - jak to opisuje - dochodziło do wymiany fragmentów DNA, a na świat przychodziły dzieci będące hybrydą obu gatunków.

Dowód zapisany w starożytnych kościach

Aby dojść do tych wniosków, badacze przeanalizowali materiał genetyczny pochodzący ze szczątków trzech neandertalczyków, znalezionych w jaskiniach Ałtaj, Czagyra i Vindija, i porównali go z rozległą bazą genomów współczesnych mieszkańców Afryki. Ta druga grupa stanowiła naturalną próbę porównawczą, ponieważ przodkowie rdzennych Afrykanów nigdy nie stykali się z neandertalczykami zamieszkującymi rozległe stepy Eurazji.

Otrzymane rezultaty zaskoczyły badaczy. Daniel Harris, współautor publikacji, podkreśla, że wyniki całkowicie odwracają dotychczasowe rozumienie problemu. O ile u dzisiejszych ludzi brakuje neandertalskiego DNA na chromosomie X, to u samych neandertalczyków stwierdzono aż 62-procentowy nadmiar sekwencji ludzkich właśnie w tym miejscu.

To odwrócone zjawisko definitywnie zamyka temat rzekomej toksyczności ewolucyjnej. Jeśli oba gatunki byłyby faktycznie niekompatybilne biologicznie, nieobecność zewnętrznego DNA powinna dotyczyć obu stron. Skoro jednak nasze geny są liczne w materiale neandertalskim, oznacza to, że żadna bariera reprodukcyjna nie istniała.

Kto z kim i dlaczego genetyka nie daje żartować

Jeśli natura nie tworzyła przeszkód reprodukcyjnych, jedynym sensownym wyjaśnieniem staje się krzyżowanie silnie uzależnione od płci. Matematyczna logika jest tu bezwzględna - kobiety dysponują dwoma chromosomami X, a mężczyźni mają po jednym chromosomie X i jednym Y.

Z tego powodu to, w jaki sposób dobierały się dawne pary, miało ogromne znaczenie dla tego, co ostatecznie zachowało się w zbiorowym zestawie genów. Ponieważ mężczyźni neandertalscy znacznie częściej wchodzili w relacje z kobietami Homo sapiens, do naszej linii genetycznej przedostawało się niewiele neandertalskich chromosomów X, natomiast populacja neandertalczyków wchłaniała znaczne ilości ludzkiego wariantu tego chromosomu.

Zaawansowane modele matematyczne potwierdziły, że taki mechanizm społeczny dokładnie odpowiada obecnemu obrazowi ludzkiego DNA, jednocześnie eliminując inne, bardziej złożone hipotezy dotyczące migracji.

Co skrywają dawne relacje międzygatunkowe?

Choć badacze już wiedzą, kto brał udział w tych prehistorycznych związkach i w jaki sposób do nich dochodziło, przed nauką stoi kolejne pytanie - dlaczego tak się działo. Zespół Sarah Tishkoff planuje teraz zająć się właśnie tym aspektem.

Naukowcy chcą wykorzystać precyzyjne porównanie zróżnicowania chromosomu X z resztą genomu, by odtworzyć relacje między płciami w społeczności neandertalczyków, która już nie istnieje. Możliwe, że w przyszłości uda się ustalić, czy kobiety pozostawały w swoich rodzinnych grupach, a mężczyźni wędrowali do innych społeczności w poszukiwaniu partnerek, czy może obowiązywały inne reguły plemienne.

Badanie tych dawnych relacji stanowi wyjątkową podróż w głąb historii, która krok po kroku ujawnia złożone życie społeczne gatunku, z którym ludzie przez pewien czas dzielili tę samą planetę.

Źródło: Spider's Web