Odczytano najstarsze DNA hominida - sprzed 400 tys. lat!
Mógł być wspólnym przodkiem dwóch gatunków ludzi - nas współczesnych i wymarłych neandertalczyków. Ale wyniki analizy zamiast wyjaśnić naukowcom zagadkę, tylko wprawiły ich w zakłopotanie. Głęboko wewnątrz systemu jaskiń w górach Atapuerca w północnej Hiszpanii, pod ziemią znajduje się słynne stanowisko archeologiczne zwane Sima de los Huesos - w wolnym tłumaczeniu „kupka kości". Na dnie 12-metrowego wapiennego uskoku odkryto tam w latach 80 ub.w. szczątki co najmniej 28 hominidów. Dotychczas sądzono, że należą one do gatunku Homo heidelbergensis - dość słabo poznanego, który dał początek neandertalczykom w Europie oraz, jak się przypuszcza, ludziom współczesnym w Afryce.
Neandertalczyk w budowie
Kości złożone „na kupce" mają wedle najnowszych analiz 400 tys. lat. Poprzedzają czasy pojawienia się gatunku Homo sapiens, co miało miejsce około 200 tys. lat temu. Z wyglądu bardziej przypominają te neandertalskie. Stąd wielu uczonych spodziewało się, że hiszpańskie jaskinie kryją DNA zbliżone do genomu neandertalczyka. Sami autorzy pracy opublikowanej w tym tygodniu w tygodniku „Nature" mówili, że na oko szczątki te wyglądają jak „neandertalczyk w budowie". Pozostawało to zbadać, co jednak wydawało się trudne. Dotychczas stare DNA do sekwencjonowania pozyskiwano jedynie ze szczątków hominidów odnalezionych w zimnym klimacie. W cieplejszych miejscach, np. w Hiszpanii, materiał genetyczny dość szybko się rozpada. Jednak Matthias Meyer (współautor dzisiejszej pracy) zachęcony sukcesem w odczytaniu liczącego sobie 300 tys. lat mitochondrialnego genomu niedźwiedzia jaskiniowego, który także pochodził z jaskini Sima de los Huesos, zdecydował się spróbować.
Uczeni nawiercili w trzech miejscach jedną z kości (udową) pobraną jaskini i wydobyli z niej niecałe materiału, z którego następnie wyizolowali DNA. Praca była bardzo trudna, bo materiał genetyczny bardzo zanieczyszczono podczas wydobywania i transportu kości. Pełno było nam nim współczesnego DNA. Jednak zaawansowane techniki sekwencjonowania pozwoliły odsiać ziarno od plew. Końcowym efektem pracy był niemal kompletny mitochondrialny genom antycznego hominida. Mitochondrialny oznacza, że nie był to genom pełny (znajdujący się w jądrze komórki), ale pochodzący z mitochondriów, czyli struktur, które są mini-elektrowniami naszych komórek. One także zawierają własne DNA - jest go jednak znacznie mniej i co najważniejsze pochodzi ono tylko od matki. Mitochondria dziedziczymy zatem tylko w linii żeńskiej.
Zsekwencjonowane DNA porównano następnie z materiałem genetycznym ludzi współczesnych, szympansów i bonobo oraz neandertalczyków i denisowian. Wyniki były zaskakujące. Sugerują, że badany hominid był najbliżej spokrewniony z denisowianami, zagadkowym gatunkiem znanym tylko z jednej kości palca i dwóch zębów odkrytych w jaskini na Syberii.
Co o tym sadzić?
- Ta praca to jak spełnienie marzenia - uważa David Reich z harwardzkiej akademii medycznej w Bostonie. Jest ukoronowaniem wcześniejszych odkryć, także ostatniego, czyli odczytania najstarszego, jak dotychczas, DNA pochodzącego od żyjącego700 tys. lat temu przodka konia.
- Nie do końca jednak wiemy, co o tym myśleć - mówi Meyer.
- Nie mamy żadnych dowodów na to, że odkryci na Syberii denisowianie kiedykolwiek zamieszkiwali obszar koło Atapuerca. To drugi koniec świata. To nie trzyma się kupy - zgadza się Chris Stringer, paleoantropolog z londyńskiego Muzeum Historii Naturalnej. Największą zagadką jest to, w jaki sposób i kiedy nasza linia Homo sapiens rozdzieliła się na neandertalską i denisowiańską. Niejasne są także okoliczności, w jakich później rozdzieliły się te dwie ostatnie grupy.
- Wiemy tylko, że oba te zdarzenia miały miejsce mniej więcej w tym samym czasie, gdy hominidy z Sima de los Huesos żyły w Hiszpanii - mówią antropolodzy. - Nie tego się spodziewałem. Zresztą nikt się tego nie spodziewał - mówi Chris Stringer. Kim więc były hominidy z kupki kości?
Matka miała tylko synów
Badacze przypuszczają, że hiszpański hominid należał do nieznanego nam wcześniej gatunku - prawdopodobnie wspólnego przodka neandertalczyków i denisowian. Ich potomkowie skolonizowali później wschód i wyewoluowali w denisowian. - Sądzę, że to najbardziej prawdopodobny scenariusz - mówi Meyer. - Zakładaliśmy, że to są bezpośredni przodkowie neandertalczyków albo przedstawiciele Homo heidelbergensis. Byliśmy w błędzie - wyjaśnia genetyk.
- To jednak nie tłumaczy, dlaczego kości z Sima de los Huesos są tak podobne do neandertalskich - polemizuje Chris Stringer. Jego zdaniem to mogli być przodkowie neandertalczyków, którzy pojawili się już po oddzieleniu się linii denisowian.
- Neandertalczycy mogli z łatwością stracić mitochondrialne geny, które dzielili z denisowianami, bo mini-elektrownie są przekazywane tylko w linii żeńskiej. Mogły wiec zostać utracone, jeśli kobieta miała tylko synów. To dlatego w mitochondrialnym genomie neandertalczyka nie ma podobieństw do hominidów z Sima de los Huesos - argumentuje Stringer. Prace zespołu Meyera nadzorował słynny Svante Paabo, genetyk molekularny z Instytutu Maksa Plancka w Lipsku w Niemczech (tam też pracuje Meyer).
- Odczytanie tego mitochondrialnego DNA rodzi więcej pytań, niż daje odpowiedzi - martwi się Paabo. - Te geny opowiadają nam jednak jedynie historię matki danego osobnika, a także jej matki, babki itd. Może pełen i prawdziwy obraz jest jeszcze przed nami ukryty - dodaje.
Jedynym sposobem odkrycia tej prawdy jest odczytanie całego jądrowego genomu. Meyer już nad tym pracuje. - To niewyobrażalnie trudne, bo jądrowe DNA jest bardzo zniszczone i pofragmentowane - wyjaśnia. Warto się jednak starać, bo rezultat może być ekscytujący. Ta forma hominidów żyła w czasach, gdy rodziły się korzenie Homo sapiens. Ślady archeologiczne wskazują na to, że homonidy z Sima de los Huesos miały już wiele ludzkich cech w zachowaniu. Wciąż korzystały z bardzo prostych kamiennych narzędzi, ale prawdopodobnie stosowały już wczesne praktyki pogrzebowe. - Obecne przy zmarłych kamienne narzędzia mogły być czymś w rodzaju darów dla nieżyjących - uważa Stringer.
Niektórzy paleoantropolodzy są zdania, że ciała zmarłych hominidów nie przypadkiem wpadły do wapiennej rozpadliny. Większość szkieletów należała do dorosłych lub młodych samców, wiele kości nosiło ślady deformacji i chorób. Na miejscu znaleziono też m.in. zdeformowaną czaszkę 12-letniej dziewczynki, co sugeruje, że plemię opiekowało się niesprawnym dzieckiem. Uczeni zakładają, że zwłoki zostały złożone na szczycie szybu i stopniowo się do niego zsuwały. Jeśli tak było, jest to najwcześniejszy przykład przeznaczenia specjalnego miejsca dla zmarłych.
W innym miejscu w górach Atapuerca archeolodzy natknęli się także na szczątki starszego mężczyzny ze zdeformowanym kręgosłupem. Taki osobnik nie mógł sam się żywić i bronić. Wiek mężczyzny wskazuje na to, że musiano się nim opiekować i chronić go. - To "pachnie" człowiekiem - podniecają się uczeni.
Zagmatwana ewolucja
- Możliwość zajrzenia w geny hominidów z Sima jest wielkim krokiem w odkrywaniu naszej historii. Odczytanie pełnego genomu byłoby osiągnięciem nie do przecenienia - uważa David Reich. - Moglibyśmy dowiedzieć się, które z genów ludzi współczesnych były już „na swoim miejscu", a które musiały się zmienić, byśmy mogli stać się ludźmi - dodaje.
Svante Paabo zwraca uwagę, że wcześniejsze odczytanie pełnego DNA neandertalczyka i denisowa pokazało, że mieli oni wspólnego przodka, który żył około 700 tys. lat temu. Szczątki pochodzące z Sima, jego zdaniem, właśnie do takiego przodka należą.
Genetyk ma nadzieję, że tajemnica wkrótce się wyjaśni. - Moim celem było odkrywanie zagadek naszej ewolucji, a nie gmatwanie jej jeszcze bardziej - tłumaczy.
Gazeta Wyborcza, 06.12.2013 r. Margit Kossobudzka.