https://frosthead.com

Οι επιστήμονες διέθεταν ακριβώς το DNA από έναν πρόωρο άνθρωπο 400.000 ετών

Από την ανακάλυψή του το 1990, η La Sima de los Huesos, μια υπόγεια σπηλιά στα βουνά της Atapuerca της Βόρειας Ισπανίας, απέδωσε περισσότερα από 6.000 απολιθώματα από 28 μεμονωμένους αρχαίους ανθρώπινους προγόνους, καθιστώντας το σημαντικότερο τόπο της Ευρώπης για τη μελέτη των αρχαίων ανθρώπων. Αλλά παρά τα χρόνια της ανάλυσης, η ακριβής ηλικία και ακόμη και το είδος στο οποίο ανήκαν αυτά τα άτομα έχει αμφιβολίες.

Τώρα, όμως, μια διεθνής ομάδα επιστημόνων έχει εξαγάγει και προσδιορίσει την αλληλουχία του DNA από το απολιθωμένο μηριαίο οστούν ενός από αυτά τα άτομα για πρώτη φορά. Τα δεδομένα που προκύπτουν - τα οποία αντιπροσωπεύουν το παλαιότερο γενετικό υλικό που έχει ακολουθήσει ποτέ από μια ανθρωπινή ή αρχαία ανθρώπινη προέλευση - μας δίνουν τελικά μια ιδέα για την ηλικία και τη γενεαλογία αυτών των μυστηριωδών ατόμων και δεν είναι αυτό που πολλοί επιστήμονες περίμεναν.

Το απολιθωμένο οστό που δοκιμάστηκε, ένα μηριαίο, είναι περίπου 400.000 ετών. Αλλά η μεγάλη έκπληξη είναι ότι, παρόλο που οι επιστήμονες είχαν πιστέψει προηγουμένως ότι τα απολιθώματα ανήκαν στους Νεάντερταλ λόγω της ανατομικής εμφάνισής τους, η ανάλυση του DNA δείχνει ότι σχετίζονται στενότερα με τον Denisovans, μια τρίτη γενιά ανθρώπων που είχαν ανακαλυφθεί πρόσφατα γνωστή μόνο από το DNA που απομονώνονται από λίγα απολιθώματα που βρέθηκαν στη Σιβηρία το 2010. Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν σήμερα στη Φύση, θα αναγκάσουν τους ανθρωπολόγους να επανεξετάσουν περαιτέρω πώς οι Denisovans, Νεάντερταλ και οι άμεσοι πρόγονοι των σύγχρονων ανθρώπων ταιριάζουν μαζί σε ένα περίπλοκο οικογενειακό δέντρο.

Το μηριαίο οστό από το οποίο εξήχθη το DNA για ανάλυση. Φωτογραφία από Javier Trueba, Επιστημονική ταινία της Μαδρίτης

Η ανάλυση κατέστη δυνατή από τις πρόσφατες εξελίξεις στις μεθόδους ανάκτησης αρχαίων θραυσμάτων DNA που αναπτύχθηκαν στο Ινστιτούτο για την εξελικτική ανθρωπολογία του Max Planck στη Γερμανία, το οποίο προηγουμένως χρησιμοποιήθηκε για να αναλύσει το DNA ενός απολιθώματος αποικιακού σπήλου που βρέθηκε στην ίδια σπηλιά. "Αυτό δεν θα ήταν εφικτό μόνο πριν από δύο χρόνια", λέει ο Juan Luis Arsuaga, παλαιοντολόγος στο Πανεπιστήμιο της Μαδρίτης, ο οποίος ηγήθηκε των αρχικών ανασκαφών της σπηλιάς και συνεργάστηκε στη νέα μελέτη. "Και ακόμα και με αυτές τις νέες μεθόδους, ακόμα δεν περίμενε κανείς ότι τα οστά διατηρούν το DNA, επειδή είναι τόσο παλιά - δέκα φορές μεγαλύτερα από μερικούς από τους παλαιότερους Νεάντερταλ από τους οποίους έχουμε πάρει DNA".

Μετά την εξαγωγή δύο γραμμαρίων θραυσμένου οστού από το μηριαίο οστούν, μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Matthias Meyer απομόνωσε το μιτοχονδριακό DNA (mtDNA), μια δεξαμενή γενετικού υλικού που διακρίνεται από το DNA στα χρωμοσώματα που βρίσκονται στους πυρήνες των κυττάρων μας. Αντ 'αυτού, αυτό το mtDNA ζει στα μιτοχόνδρια-μικροσκοπικά οργανίδια των κυττάρων μας που είναι υπεύθυνα για την κυτταρική αναπνοή και είναι πολύ μικρότερο σε μήκος από το πυρηνικό DNA.

Υπάρχει μια άλλη ιδιότητα του mtDNA που το καθιστά ιδιαίτερα πολύτιμο ως μέσο μελέτης της εξέλιξης των αρχαίων ανθρώπων: Σε αντίθεση με το πυρηνικό DNA σας, το οποίο είναι ένα μίγμα DNA από τους δύο γονείς σας, το mtDNA προέρχεται αποκλειστικά από τη μητέρα σας επειδή το μεγαλύτερο μέρος του σπέρματος τα μιτοχόνδρια βρίσκονται στην ουρά του, τα οποία ρίχνει μετά τη γονιμοποίηση. Ως αποτέλεσμα, το mtDNA είναι σχεδόν ταυτόσημο από γενιά σε γενιά και ένας περιορισμένος αριθμός ξεχωριστών ακολουθιών του mtDNA (που ονομάζονται απλο-ομάδες) έχουν παρατηρηθεί τόσο στους σύγχρονους ανθρώπους όσο και στους αρχαίους ανθρώπινους προγόνους. Σε αντίθεση με τα ανατομικά χαρακτηριστικά και το πυρηνικό DNA, τα οποία μπορούν να ποικίλουν μέσα σε μια ομάδα και καθιστούν δύσκολη τη διακριτική διάκριση μεταξύ τους, το mtDNA είναι γενικά συνεπές, διευκολύνοντας τη σύνδεση ενός συγκεκριμένου δείγματος με μια γενεαλογία.

Για το λόγο αυτό, όταν οι ερευνητές συνέκριναν το mtDNA του μηρού στο προηγούμενο δείγμα από τους Νεάντερταλ, από ένα δάκτυλο δακτύλων Denisovan και δοντιών που βρέθηκαν στη Σιβηρία και από πολλούς διαφορετικούς σύγχρονους ανθρώπους, το βρήκαν τόσο περίεργο ότι μοιάζει περισσότερο με τους Denisovans. "Αυτό ήταν πραγματικά απροσδόκητο", λέει ο Arsuaga. "Πρέπει να σκεφτούμε πολύ σκληρά για να βρούμε μερικά σενάρια που θα μπορούσαν ενδεχομένως να το εξηγήσουν".

Οι ανθρωπολόγοι είχαν ήδη γνωρίσει ότι και οι τρεις γενεαλογίες (άνθρωποι, Νεάντερταλ και Ντενισοβάνς) μοιράζονταν έναν κοινό πρόγονο, αλλά δεν είναι καθόλου σαφές πώς ταιριάζουν και οι τρεις ομάδες και η εικόνα θολώνεται περαιτέρω από το γεγονός ότι μεταξύ τους απόκλιση. Συγκεκριμένα, η σύγκριση του mtDNA του μηρού με το Νεάντερταλ, το Denisovan και τα σύγχρονα ανθρώπινα δείγματα επέτρεψαν στους ερευνητές να εκτιμήσουν την ηλικία τους βάσει γνωστών ποσοστών μετάλλαξης mtDNA, των παλαιότερων ηλικιών των άλλων δειγμάτων και του βαθμού διαφοράς μεταξύ αυτών - το ποσό των 400.000 χρόνων.

Για να εξηγήσουμε πώς ένα άτομο που βλέπει το Νεάντερταλ θα μπορούσε να έρθει να έχει Denisovan mtDNA κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου, οι επιστήμονες παρουσιάζουν πολλά διαφορετικά υποθετικά σενάρια. Είναι πιθανό, για παράδειγμα, ότι το εν λόγω απολίθωμα ανήκει σε μια γενεαλογία που χρησίμευε ως πρόγονος τόσο των Νεάντερταλ όσο και των Ντενιζοβάνων, ή πιθανότατα εκείνου που προήλθε από τη διάσπαση μεταξύ των δύο ομάδων (εκτιμάται ότι ήταν περίπου 1 εκατομμύριο χρόνια πριν) και ήταν στενά συνδεδεμένη με την τελευταία, αλλά όχι με την πρώτη. Είναι επίσης πιθανό ο μηρός να ανήκει σε μια τρίτη, διαφορετική ομάδα και ότι οι ομοιότητες του με το Denisovan mtDNA εξηγούνται είτε με τη διασταύρωση με τους Denisovans είτε με την ύπαρξη μιας άλλης γραμμής ανθρωποειδούς που εκτρέφεται τόσο με τους Denisovans όσο και με το La Sima de los Huesos πληθυσμό και εισήγαγε το ίδιο mtDNA και στις δύο ομάδες.

Αν αυτό ακούγεται σαν ένα περίπλοκο οικογενειακό δέντρο για εσάς, δεν είστε μόνοι. Αυτή η ανάλυση, μαζί με τις προηγούμενες εργασίες, προσθέτει ένα ακόμα μυστήριο σε μια ήδη περίεργη κατάσταση. Ο αρχικός έλεγχος στο δάκτυλο του Denisovan που βρέθηκε στη Σιβηρία, για παράδειγμα, διαπίστωσε ότι μοιράστηκε το mtDNA με σύγχρονους ανθρώπους που ζούσαν στη Νέα Γουινέα, αλλά πουθενά αλλού. Εν τω μεταξύ, είχε προηγουμένως θεωρηθεί ότι οι Νεάντερταλ είχαν εγκατασταθεί στην Ευρώπη και οι Denisovans πιο ανατολικά, από την άλλη πλευρά των οροσειρών των Ουραλίων. Η νέα ανάλυση περιπλέκει αυτή την ιδέα.

Προς το παρόν, οι ερευνητές πιστεύουν ότι το πιο πιθανό σενάριο (που απεικονίζεται παρακάτω) είναι ότι ο μηρός ανήκει σε μια γενεαλογία που αποσπάστηκε από τους Denisovans κάποια στιγμή μετά την απόκλιση από τον κοινό πρόγονο των Νεάντερταλ και των σύγχρονων ανθρώπων. Αλλά ίσως το πιο συναρπαστικό συμπέρασμα για να βγούμε από αυτό το έργο είναι ότι αποδεικνύει ότι το γενετικό υλικό μπορεί να επιβιώσει για τουλάχιστον 400.000 χρόνια και μπορεί να αναλυθεί ακόμα και μετά από αυτή την ποσότητα υποβάθμισης. Οπλισμένοι με αυτή τη γνώση και τις νέες τεχνικές, οι ανθρωπολόγοι μπορούν τώρα να προσπαθήσουν να διερευνήσουν γενετικά πολλά άλλα αρχαία δείγματα με την ελπίδα να κατανοήσουν καλύτερα το οικογενειακό μας δέντρο.

Εικόνα μέσω Nature / Meyer et. al.

Οι επιστήμονες διέθεταν ακριβώς το DNA από έναν πρόωρο άνθρωπο 400.000 ετών