Obudź w sobie neandertalczyka. Jego geny ma każdy z nas
Margit Kossobudzka (biolog)
09.06.2015 01:04
Ludzie pochodzący z Europy i Azji mają w swoim materiale więcej wstawek z DNA kuzyna niż rdzenni Afrykanie (Fot. Joe McNally)
Choć długo uważaliśmy go za tępego prymitywa, to jemu zawdzięczamy nasz europejski wygląd: białą skórę, jasne włosy i niebieskie oczy. Żyliśmy ze sobą, kochaliśmy się, kłóciliśmy. Jesteśmy mieszańcami Homo sapiens i neandertalczyka.
Artykuł otwarty w ramach bezpłatnego limitu prenumeraty cyfrowej
Chcesz czytać więcej? Polub nas na Facebooku
Na pierwszy rzut oka nie budzi szacunku. Respekt - może tak: postawny, z niskim czołem, krępy osiłek, nie wygląda na partnera do intelektualnych dysput. Raczej na takiego, co to wszelkie spory rozstrzygnie mocnym uderzeniem pięści w czaszkę oponenta. Tak długo postrzegaliśmy naszego kuzyna - neandertalczyka. Najnowsze badania przynoszą jednak jego zaskakujący obraz i nauczkę starą jak świat: nie oceniaj bliźnich po pozorach.
Przybywa uczonych, którzy prześcigają się w udowadnianiu, że nasz kuzyn nie tylko nie był od nas mniej zdolny i sprawny. Wcale nie kombinował w życiu gorzej od naszego gatunku, a pod pewnymi względami zyskiwał nad nim nawet przewagę. Miał też widać sporo uroku, skoro dane genetyczne wskazują, że potrafił skuteczne uwieść Homo sapiens i wymieszać z nim swoje geny.
Jaki był? Co po sobie pozostawił? Ile dziś zostało w nas neandertalczyka?
Neandertalczycy malowali ciała, ozdabiali je piórami, muszelkami i kościanymi naszyjnikami. Prawdopodobnie to oni wpadli na pomysł, jak z roślinnych włókien upleść sznurek. Chowali zmarłych, produkowali narzędzia do obróbki skóry. I wiele wskazuje na to, że potrafili mówić.
Swego czasu pojawiło się nawet doniesienie, że najstarsze specjalistyczne kościane narzędzia w Europie należały do neandertalczyków, a nie ludzi współczesnych. Czy to znaczy, że to my nauczyliśmy się od nich, jak je wytwarzać, a nie odwrotnie?
Zespół Shannon P. McPherron z Instytutu Maxa Plancka w Lipsku podczas wykopalisk prowadzonych w południowo-zachodniej Francji odkrył fragmenty czterech kościanych narzędzi służących jako rodzaj gładziarki - ścierano nimi i polerowano skóry zwierzęce. Dzięki temu procesowi stawały się mocniejsze, choć jednocześnie bardziej miękkie, nieprzemakalne i błyszczące. Narzędzia wykonano z długich, giętkich żeber jeleni.
Wielu uczonych stoi na stanowisku, że neandertalczycy byli pod wpływem ludzi współczesnych i tylko naśladowali nasze umiejętności. Niemka sugeruje jednak, że w tym przypadku możliwości są dwie: albo gładziarki zostały niezależnie wynalezione przez nas i neandertalczyków, albo... to człowiek współczesny podpatrzył, jak skórę oprawiają neandertalscy tubylcy.
- Teza, że niektóre technologie lub tradycje przeszły od neandertalczyków do ludzi współczesnych, a nie odwrotnie, była już stawiana w przeszłości - tłumaczy Chris Stringer z Muzeum Historii Naturalnej w Londynie.
I dodaje: - Nie jest do końca jasne, która populacja jako pierwsza stworzyła rytuały związane z pochówkiem zmarłych.
Niektórzy uczeni sądzą także, że moda na noszenie przez ludzi współczesnych naszyjników ze zwierzęcych kości też była podpatrzona u neandertalczyków!
Ale u większości archeologów założenie, że to człowiek był ikoną do naśladowania dla innych, trzyma się mocno.
- Ludzie mieli więcej do zaoferowania swoim kuzynom niż oni człowiekowi, dlatego przepływ umiejętności był w jednym kierunku: od nas do nich - uważa Fred Coolidge z University of Colorado w Colorado Springs.
Niemieccy archeolodzy odpowiadają, że takie podejście jest po prostu nie fair. Dlaczego przynajmniej raz nie mogło być inaczej? Możliwe, że zawdzięczamy neandertalczykom więcej, niż sami chcemy przyznać.
Kliknij, aby powiększyć
99,7 proc. neandertalczyka
A jakie cechy ma neandertalczyk? Przede wszystkim brak mu spiczastej bródki, ma szeroką żuchwę, silnie rozwinięte łuki nad-oczodołowe, krępe, mocne ciało i o blisko jedną trzecią większą puszkę mózgową. Kości twarzoczaszki są szerokie, policzki wysunięte do przodu, duży nos. To tylko niektóre cechy, na dokładkę różniące się w zależności od czasu, z którego pochodzą badane kości, oraz od rejonu, w którym je znaleziono.
Ale co ważne, niektóre cechy neandertalczyka występują u współczesnych ludzi powszechnie! Inne sporadycznie. Wyśmiewając się z neandertalczyka - po części wyśmiewamy się z samych siebie. Jak to możliwe?
Pierwszym, który postanowił zastosować bardziej współczesne metody do badań neandertalczyka, był słynny dziś prof. Svante Pääbo z Instytutu Maxa Plancka w Lipsku. Postawił sobie za cel odczytanie DNA naszego kuzyna.
Do wstępnej analizy materiału genetycznego Pääbo wykorzystał trzy szkielety neandertalskich kobiet żyjących w chorwackiej jaskini Vindija 38 tys. lat temu. A raczej trzy ich kości - jedne z bardziej zniszczonych. Takie kości są najmniej interesujące dla paleontologów - w dobrym materiale szkoda dłubać dziury.
Sekwencjonowanie prehistorycznego DNA, i to pochodzącego od osobnika żyjącego setki wieków temu, nie jest proste.
Tak stary materiał genetyczny jest bardzo zniszczony. Trzeba go nie tylko wyizolować z próbki, ale przede wszystkim nie dopuścić do skażenia innym DNA. Biorąc pod uwagę, że ponad 95 proc. otrzymanego materiału genetycznego pochodziło od bakterii, które przez 40 tys. lat zamieszkiwały kości, zostało tylko kilka procent tego materiału, o który uczonym chodziło. Trzeba było bardzo uważać, żeby nie zanieczyścić go dodatkowo DNA pochodzącym od badaczy robiących analizy. To bardzo ważne w sytuacji, gdy my i neandertalczycy mamy wspólne aż 99,7 proc. genomu (neandertalskie DNA jest identyczne już tylko w 98,8 z szympansim, tak samo jak ludzkie).
Trzeba być bardzo dokładnym, żeby znaleźć te 0,3 proc. różnic. Pääbo się to udało.
Wyniki porównano z genomami pochodzącymi od pięciu osób współcześnie żyjących w różnych częściach świata: w południowej i wschodniej Afryce, w Chinach, w Papui-Nowej Gwinei oraz we Francji. Porównano je też z materiałem genetycznym szympansa.
I co?
Drogi wyjścia z Afryki do Europy
Zrób to sam
Dotknij obraz
Podziel się obrazkiem...
Przeglądasz naszą stronę na smarfonie i nie widzisz infografiki? Znajdziesz ją tutaj.
Kto się kochał z neandertalem?
Ludzie współcześni i neandertalczycy na pewno krzyżowali się ze sobą. I to już wtedy, kiedy po raz pierwszy się spotkali.
Miało to miejsce wcale nie w czasach, kiedy byliśmy jeszcze "prymitywnym" gatunkiem, ale wtedy, kiedy mogliśmy już oczarować naszych kuzynów zdolnością tworzenia malowideł, muzyki, współczesnych narzędzi i biżuterii. W czasach początków górnego paleolitu.
Poza tym ludzie pochodzący z Europy i Azji mają w swoim materiale genetycznym więcej wstawek z DNA kuzyna niż rdzenni Afrykanie. Gdybyśmy się nie krzyżowali, wspólnych fragmentów (w końcu jesteśmy najbliższymi kuzynami) byłoby tyle samo. A skoro nie jest, to znaczy, że po opuszczeniu Afryki wchodziliśmy w seksualne związki z neandertalczykami.
Dość sporadycznie, ale jednak. Gdy ludzie współcześni zaczęli rozchodzić się po Eurazji, te kontakty ustały, ale ponieśli oni neandertalskie DNA w świat.
Czy dało to człowiekowi współczesnemu ewolucyjną przewagę? Tego naukowcy wciąż nie są pewni.
Porównanie genomów neandertalczyka, naszego i szympansiego pozwoliło im odsiać te fragmenty DNA, które są charakterystyczne tylko dla człowieka. Odkryto 212 takich miejsc. W 20 z nich widać bardzo silną pozytywną selekcję, co oznacza, że rejony te były promowane przez ewolucję. Są tam geny, które wpływają na nasze mentalne i poznawcze zdolności, na metabolizm (pozyskiwanie energii do procesów fizjologicznych), na rozwój szkieletu czaszki, klatki piersiowej, żeber, obojczyka oraz na budowę i funkcjonowanie skóry i gojenie się ran.
W 2010 r. Pääbo odczytał już cały genom naszego najbliższego kuzyna. Przybyło nowych danych.
Uczeni określili, że każdy człowiek żyjący dziś na Ziemi ma średnio około 2 proc. neandertalskiego DNA. Każdy oprócz rdzennej ludności Afryki Subsaharyjskiej. Mamy w sobie neandertalskie warianty genów. Ile?
Co najmniej 80, ale pewnie więcej. Każdy ze współcześnie żyjących Europejczyków i mieszkańców Azji Wschodniej (niepochodzących z Afryki) nosi w sobie od 1 do 4 proc. materiału genetycznego, który dostaliśmy prosto od naszych rzekomo tępych kuzynów.
Badacze z USA poświęcili się jeszcze dokładniejszej analizie śladów neandertalskiego DNA w genomach ponad 1,6 tys. mieszkańców Europy i Azji Wschodniej.
Przede wszystkim ustalili, że neandertalskie DNA nie jest w ludzkim genomie rozmieszczone równo.
Sriram Sankararaman z Harvardu zidentyfikował te miejsca, które najbardziej różnią się obecnością neandertalskich genów. Najwięcej jest ich w regionach DNA odpowiedzialnych za wygląd i pigmentację skóry oraz włosów. To warianty genów związane m.in. z produkcją białka - keratyny. To więc neandertalczykom "zawdzięczamy" niebieskie oczy, jasną skórę i blond oraz rude włosy!
Prawdopodobnie kuzyni pomogli nam w dostosowaniu się do klimatu chłodniejszego niż afrykański.
Ale odziedziczyliśmy nie same miłe dla oka czy zdrowe cechy. Sankararaman odkrył także warianty genów pochodzące od neandertalczyka i związane ze zwiększonym ryzykiem rozwoju chorób takich jak m.in.: toczeń rumieniowaty, choroba Leśniowskiego-Crohna, pierwotna marskość żółciowa wątroby, cukrzyca typu 2.
Okazuje się, że niektóre regiony ludzkiego DNA są z kolei wyjątkowo ubogie w neandertalskie "odciski". Pewne warianty genów bardziej człowiekowi szkodziły, niż służyły, więc zostały wyeliminowane na drodze ewolucji.
Neandertalskie DNA zmniejszało męską płodność, kiedy dostawało się do naszego materiału genetycznego. Wygląda więc na to, że potomstwo neandertalczyka i człowieka mogło być mniej płodne.
A jak mogła wyglądać taka ludzko-neandertalska krzyżówka?
Skrzyżowanie w Lewancie
Odpowiedź na to pytanie może dać niedawno odkryta czaszka z Manot.
Ludzie wielokrotnie próbowali dojść do Europy przez Bliski Wschód, ale nie mieli szczęścia. Zatrzymywali się po drodze i ich przodkowie wymierali. Ludzie współcześni, którzy opuścili Afrykę i jako pierwsi osiedlili się w Eurazji, nie odnieśli sukcesu. Musiało być więc więcej populacji pionierskich, niż zakładano, a niektóre z nich w ogóle nie miały wpływu na dzisiejszą populację ludzi, bo wyginęły.
Dopiero około 45-65 tys. lat temu eskapada powiodła się na tyle, że człowiek współczesny dotarł dalej. Tymi prawdziwymi pionierami mogli być właśnie ludzie z Manot. Czaszka z Manot to pierwsze szczątki, które dowodzą, że ludzie współcześni zamieszkiwali korytarz lewantyński 55 tys. lat temu. Ten okres zbiega się z czasem, kiedy fala ludzi współczesnych rozeszła się z Afryki. Ale jest coś więcej.
W tym momencie czaszka z Manot jest jedyną częścią ciała człowieka, która stanowi dowód na to, że podczas średniego i górnego paleolitu południowy Lewant zamieszkiwali zarówno ludzie współcześni, jak i neandertalczycy - ma bowiem cechy obu tych gatunków. Na dokładkę uczeni podejrzewają, że Homo sapiens i Homo neanderthalensis skrzyżowały się nie w Europie, lecz właśnie w Lewancie, najprawdopodobniej 45-65 tys. lat temu. To może oznaczać, że człowiek z Manot jest prawdziwą hybrydą człowieka współczesnego i neandertalczyka! Tak mógł wyglądać Homo sapiens , który właśnie się skrzyżował z neandertalczykiem.
Proporcja neandertalskiego DNA w ludzkim genomie na początku wynosiła średnio co najmniej 3 proc., a nie jak dziś 2 proc.
To może tłumaczyć, dlaczego jest ona wyższa u współczesnych Azjatów niż u Europejczyków. Azjaci przez pewien czas byli mniejszą populacją niż Europejczycy. Dochodziło więc wśród nich do wolniejszego "obrotu genami". To skutkowało wolniejszym tempem usuwania neandertalskiego DNA. W rezultacie Azjaci mają go w sobie o jedną piątą więcej niż Europejczycy.
Z kolei z badań Benjamina Vernota i Joshuy Akeya z Uniwersytetu w Seattle wynika jeszcze większa sensacja. Jeśli kilka procent neandertalskiego DNA was nie przekonuje, to co powiecie na... 20 proc.? Jak dowodzą Amerykanie, mimo że liczba neandertalskich sekwencji w genomie każdego z nas jest niska, to biorąc pod uwagę całą populację ludzi w Europie i Azji Wschodniej, nasz grubokościsty kuzyn pozostawił nam w sumie aż 20 proc. swojego DNA.
Jak odkryto neandertalczyka
Sierpień 1856 r. Co mógł sobie pomyśleć Johann Carl Fuhlrott, niemiecki antropolog i nauczyciel w liceum, kiedy lokalny kamieniarz wysypał przed nim swoje znalezisko? Kości były wyraźnie "prehistoryczne", ale też dziwne. Nie do końca pasowały do ludzkich. Pochodziły z okolicy niedaleko Düsseldorfu, z jaskini położonej w dolinie rzeki Dussel zwanej przez miejscowych Neanderthalem. Nazwę zawdzięczała osobie XVII-wiecznego nauczyciela, teologa i kompozytora Joachima Neandera, który w tych okolicach szukał natchnienia. Notabene: jego nazwisko znaczy "nowy człowiek". (Przyroda ma niezłe poczucie humoru, prawda?).
Fuhlrott nie zbagatelizował daru kamieniarza. Skontaktował się z anatomem Hermannem Schaaffhausenem. Zaczęli dokładnie badać kości. Szybko im to poszło i już dwa lata później wspólnie opublikowali wyniki pracy. W 1857 r. na zjeździe w Bonn pokazali nowy gatunek człowieka. Człowieka wymarłego. Nazwali go neandertalczykiem, od doliny, w której został znaleziony, ale też dlatego, że był przecież nowym człowiekiem. Nietrudno sobie wyobrazić, z jakim sceptycyzmem się spotkali. To był czas zaostrzającej się dyskusji nad pochodzeniem gatunków oraz stworzeniem świata. Dzieło Karola Darwina ukazało się dwa lata później. Musieli znosić sarkastyczne docinki innych uczonych i ich niewybredne ilustracje w ówczesnych książkach przyrodniczych. Neandertalczyk nie był bowiem piękny. Przedstawiano go jako włochatą, ociężałą małpę, tyle że na dwóch nogach.
Szkielet nie był kompletny. Wyraźnie jednak było widać, że miał mocne kości i gruby wał nadoczodołowy. Kości niby podobne do ludzkich, ale jakby bardziej toporne, prymitywne. Te dwie cechy oraz przekonanie, że neandertalczyk był tępy, przykleiły się niczym łata do tego gatunku na półtora wieku. Wielu z nas do dziś posługuje się określeniem "neandertal" na wielkiego, grubokościstego typa o rysach twarzy niesugerujących bystrości umysłu. Praca Niemców nie poszła jednak na marne. Po pierwsze, było kilku uczonych, którym pomysł nowego gatunku człowieka się spodobał. Po drugie, okazało się, że te neandertalskie kości nie są wyjątkiem. Już wcześniej je odkrywano, tylko źle klasyfikowano. Zakładano, że to jakieś dziwne kości ludzkie. Tak było z odnalezieniem w jaskini Engis w 1829 r. fragmentu czaszki dwu- -trzyletniego dziecka. Za neandertalczyka uznano je dopiero w 1936 r. Neandertalskie cechy miała też czaszka kobiety znalezionej w Forbes' Quarry na Gibraltarze w 1848 r. To, że nie był to pojedynczy przypadek, wzmacniało teorię Niemców. Dziś nauka może się pochwalić dużą liczbą szczątków pochodzących od ponad 400 neandertalczyków. To najlepiej opisany gatunek hominida, uznawany obecnie za odrębny gatunek człowieka. Nasz najbliższy kuzyn. Jego szczątki znaleziono w Hiszpanii, Francji, Włoszech, Wielkiej Brytanii, Niemczech, Belgii, Chorwacji, Izraelu, Iraku, Portugalii, Rumunii, Czechach oraz w Polsce. Był wszędobylski. Mimo to wiele czasu upłynęło, zanim uczeni zaczęli zwracać mu honor. Fakt, był grubokościsty i bardzo silny. Mierzył średnio ok. 165 cm i miał 90 kg wagi (znaleziono nawet osobnika o wzroście 190 cm!). Kobiety były nieco niższe - miały średnio 155 cm wysokości.
Oglądaj wideo "Nauki dla każdego" i odkrywaj największe zagadki otaczającego Cię świata. Daj się wciągnąć, zafascynować, zadziwić. Spójrz na siebie i rzeczywistość z innej, naukowej strony!
Wyszukiwarka