Denisowianie, Neandertalczycy…?

0
32

Ilość odkrytych zachowanych szczątków naszego gatunku z czasów bardzo zamierzchłych jest bardzo niewielka. Dla przykładu warto przypomnieć, że po tzw. „denisowianach” zachował się tylko palec dziewczynki oraz dwa zęby.

W sukurs nauce przyszła genetyka, badania DNA, które wskazują, że dziś przedstawiciele Homo sapiens z Azji i Oceanii wykazują domieszkę genetyczną denisowian. Najwięcej ich genów (około 6%)  mają Papuasi.

Przez dziesiątki lat, od czasu gdy zidentyfikowano pierwsze szczątki człowieka zwanego „neandertalskim”, uważano go za odrębny gatunek. Dziś dzięki genetyce dowiadujemy się, że  każdy ze współcześnie żyjących Europejczyków i mieszkańców Azji Wschodniej (niepochodzących z Afryki) nosi w sobie od 1 do 4 proc. materiału genetycznego neandertalczyków. Są też badania wskazujące podobno na to, że procent tych genów jest większy.

Pojawia się tu od razu kilka pytań. Po pierwsze, skoro w naszym genomie znajdują się geny neandertalczyka oraz (lub) denisowianina, czy znaczy to, że należeli oni do naszego gatunku? Definicja tegoż zakłada bowiem, że należą do nich osobniki mogące ze sobą współżyć oraz że powstałe w wyniku tego potomstwo może dalej się reprodukować.

Po drugie, znaleźliśmy dotąd bardzo niewiele szczątków tych praludzi i w związku z tym nie możemy tworzyć jednolitej ich charakterystyki. To tak jak by ktoś, żyjąc setki tysięcy lat po nas, znalazł szczątki kilku przedstawicieli żyjącej dziś populacji i na tej podstawie budował obraz wszystkich żyjących dziś ludzi. Neandertalczycy czy denisowianie, tak jak i  my dziś byli zapewne zróżnicowani. Wynikać to może np. z różnej diety do jakiej przystosowywali się w czasie istniejącej prawie kilkaset tysiącleci populacji. W tym też czasie na różnych obszarach zmieniały się warunki środowiskowe, co też mogło wpływać na różne ich cechy. Na przykład wzrost. Ten jak obserwujemy i dziś zależy od wielu czynników.

Bardzo dyskusyjne jest też porównywanie genomów i ustalanie procentowych ich podobieństw. Międzynarodowy zespół naukowców dokonał sekwencjonowania kodu genetycznego szympansa, naszego najbliższego żyjącego kuzyna, oraz porównał go z genomem człowieka. Porównanie wskazuje, że sekwencja DNA obu gatunków jest w 99 procentach identyczna. (przyjmowano, ze różnica wynosi od 1 do 1,5%. Naukowcy wyliczyli, że prawdopodobnie od czasu rozdzielenia się tych dwóch gatunków ludzie stracili 86, a zyskali (przez duplikację) 689 genów, natomiast szympansy straciły 729 genów, a zyskały 26. W związku z tym różnica w ilości genów między nimi wynosi około 6% (szacuje się, że człowiek ma około 20-22 000 genów, podobnie jest w przypadku szympansa). Ta różnica jest podobna do proporcji dużych zduplikowanych regionów unikalnych dla każdego gatunku (2,7%). Oczywiście nadal jeśli porównujemy geny litera po literze, różnica w sekwencji genów, które daje się tak porównać, wynosi ok. 1,5%. Od dawna wiadomo było, że duplikacje genów odgrywają niezwykle ważną rolę w ewolucji, mimo, że – choć zachodzą bardzo często – większość z nich kończy się wyciszeniem jednej z kopii genu (Lynch i Conery, 2000). Do tej pory jednak olbrzymie podobieństwo sekwencji powodowało, że różnice między ludźmi a szympansami tłumaczyło się przede wszystkim różnicami w regulacji ekspresji genów (King i Wilson, 1975Carroll 2006). Ale być może nie docenialiśmy wpływu duplikacji fragmentów genomu, i teraz okaże się, że mają większy wkład w ewolucję człowieka, niż uważano do tej pory.

W 2013 roku została zbadana kość udowa osobnika sprzed 400.000 lat, znaleziona w jaskini Sima de los Huesos w Hiszpanii, uważanego wcześniej za neandertalczyka lub Homo heidelbergensis. Analiza DNA wykazała jednak bliższe pokrewieństwo szczątków kostnych z Hiszpanii z tymi, które należą do ludzi z Jaskini Denisowej niż neandertalczyków.

Odkryte artefakty wskazują, że denisowianie osiągnęli dość wysoki poziom kultury. W 2008 w Denisowej Jaskini na Syberii znaleziono dwa fragmenty kamiennej bransolety wykonanej z zielonego, prześwitującego chlorytu. Badania tego artefaktu i jego kontekstu archeologicznego pozwoliły w 2015 oszacować, że pochodzi sprzed około 40.000 lat. Tym samym wiek tej ozdoby (będącej w momencie opublikowania datowania najstarszą znaną bransoletą kamienną świata) wskazywał na to, że została wykonana przez denisowian. Widoczne są przy tym duże umiejętności wytwórcy, a wywiercony w niej otwór wykonano szybko obracającym się wiertłem. Otwór ten był miejscem zawieszenia jakiegoś dodatkowego elementu.

Zabytek jest przechowywany w muzeum historii i kultury ludów Syberii w Nowosybirsku[1]. We wspomnianej jaskini odkryto również datowaną na około 50.000 lat igłę kościaną. Ma ona ok. 6 centymetrów długości i 7 milimetrów grubości. Nadal jest dosyć ostra i ma dobrze zachowane oczko do wkładania nici[2].

Według najnowszego badania [przedstawiciele] Homo sapiens zaczęli się krzyżować z denisowianami mniej więcej 100 pokoleń później niż z neandertalczykami. Naukowcy porównali znane geny neandertalczyka i denisowianina z 250 genomami współczesnych ludzi, którzy pochodzili ze 120 pozaafrykańskich populacji. Dane udostępnił Simons Genome Diversity Project. O wiele wyższy odsetek DNA denisowian, niż do tej pory sądzono, odziedziczyli mieszkańcy Azji Południowej. Okazało się, że najwyższy odsetek archaicznego DNA – aż do 4 proc. – mają mieszkańcy Melanezji, (najwyższa jest u ona Papuasów i wynosi ok. 6%). Wskazuje to na krzyżowanie się obu gatunków na nieznaną dotąd skalę. Na drugim biegunie, wyłączając mieszkańców Afryki Subsaharyjskiej, znajdują się zachodni Eurazjaci, u których występuje najmniejsza domieszka DNA neandertalskiego i denisowiańskiego. Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda stworzyli mapę, gdzie na Ziemi żyją dzisiaj ludzie, w których żyłach ciągle płynie odrobina krwi naszych wymarłych krewniaków i chociaż w genetycznej spuściźnie człowieka współczesnego jest jeszcze wiele niewiadomych, to naukowcy podejrzewają, że przynajmniej część naszych dzisiejszych cech mamy właśnie po nich. Potwierdza tę hipotezę odkrycie na terytorium Chin w 2017 roku dwóch czaszek człowieka denisowiańskiego. Pewne klasy genów, które współcześni ludzie odziedziczyli po wymarłych krewnych, pomagały w adaptacji do nowych środowisk. Jednocześnie na przestrzeni ostatnich 40 tys. lat, czyli od momentu, kiedy znajdujemy u ludzi domieszki z innych linii rodzaju Homo, trwała selekcja negatywna, która powodowała zanikanie genów dla nas niekorzystnych. Jak to możliwe, że Homo sapiens mógł krzyżować się z przedstawicielami innych linii rodzaju Homo?

Hybrydy znamy też dzisiaj (muł, żubroń), jednak w linii męskiej są one w większości przypadków bezpłodne, co ogranicza możliwość dalszego przekazywania genów. Okazało się, że dziedzictwo neandertalskie oraz denisowiańskie zostało całkowicie wymazane z chromosomu X, jak również z genów, których ekspresja zachodzi bezpośrednio w męskich jądrach. Według naukowców to zapobiegło spadkowi płodności, który naturalnie występuje u hybryd pochodzących ze związku dwóch zróżnicowanych genetycznie grup. Z drugiej strony, nie została jeszcze całkowicie udowodniona odrębność gatunkowa. Odrębne rozwijanie się potomków Homo erectus na różnych obszarach przez setki tysięcy lat mogło prowadzić do wytworzenia się zróżnicowania osobniczego, czy jednak dochodziło w związku z tym do powstania „odrębności gatunkowej”? Wciąż mamy zbyt mało dowodów, by móc w miarę precyzyjnie ukazać etapy rozwoju naszego gatunku.

Pozostaje jeszcze jedna zagadka do rozwiązania – jak doszło do tego, że dzisiejsi „nosiciele” genów naszego kuzyna zamieszkują terytoria odległe o tysiące kilometrów od jaskini Denisowa? Nad tym zastanawiali się naukowcy z University of Washington. Zdaniem Benjamina Vernoat z Uniwersytetu Stanu Waszyngton, który brał udział w badaniach [dzisiejsi] ludzie, ale też neandertalczycy i denisowianie po prostu lubili wędrować. [Może też musieli.] Tematem dyskusji pozostaje to, gdzie człowiek współczesny podczas swoich podróży mógł napotkać denisowianina. Bardzo prawdopodobne, że nasi krewni migrowali na tereny Azji Wschodniej i tam doszło do pierwszego kontaktu obu populacji. Warto wspomnieć, że przedstawiciele Homo sapiens, którzy tam dotarli, już posiadali domieszkę krwi neandertalskiej. Wszystko to wskazuje, że historia krzyżówek międzygatunkowych była skomplikowanym, wieloetapowym procesem. A może słowo „międzygatunkowy” jest tu bezzasadne. Był to jeden gatunek. Być może nosimy w sobie również DNA innych wymarłych już hominidów, ale żeby się o tym dowiedzieć, potrzeba znacznie więcej materiału do porównań[3].

Jak bardzo hipotetyczna jest wciąż nasza wiedza na temat rozwoju naszego gatunku w odległej przeszłości ukazują na przykład wnioski z przytoczonego poniżej artykułu: Neandertalska kobieta, która żyła w górach Ałtaj na Syberii 50.000 lat temu, miała w swoim DNA geny pochodzące od Homo sapiens. Odkrycie to wzmacnia przekonanie, że obie grupy ludzi mieszały się ze sobą wielokrotnie. DNA kobiety naukowcy pozyskali z paliczka stopy znalezionego w jaskini Denisowa. Analizy genetyczne prowadzone z użyciem kilku metod i porównania z genomami 504 mieszkańców Afryki wykazały, że żyjąca 50.000 lat temu neandertalska kobieta miała geny pochodzące od Homo sapiens.

To pierwszy przypadek znalezienia naszych genów u neandertalczyków. Nie jest to jednak pierwszy dowód na to, że obie grupy ludzi współżyły ze sobą i miały płodne potomstwo. Geny neandertalskiej kobiety z jaskini Denisowa są świadectwem współżycia przedstawicieli neandertalczyków i Homo sapiens już ponad 100.000 lat temu. Geny Homo sapiens pochodzą od grupy, która oddzieliła się od naszych przodków być może już około 200.000 lat temu. Jak podejrzewają badacze, ludzie ci jakiś czas później opuścili Afrykę, a następnie zmieszali się z neandertalczykami, po czym najwyraźniej wymarli. Część ich genów pozostało jednak w niektórych neandertalczykach i jak widać dotarły one aż na południowe krańce Syberii. Genów tych nie mieli za to dwaj neandertalczycy z Chorwacji i Hiszpanii oraz denisowska dziewczynka, której kość znaleziono w tej samej jaskini, co neandertalskiej kobiety. Wspólne związki Homo sapiens z neandertalczykami nie były, więc jednorazowym zdarzeniem. Oprócz wspomnianych już przypadków sprzed 65.000 – 47.000 lat i ponad 100.000 lat, znamy też żuchwę z Rumunii sprzed około 40.000 lat, której właściciel miał aż 5 – 11 proc. neandertalskiego DNA w długich odcinkach, a to oznacza, że neandertalczyk był w jego rodzinie tylko kilka pokoleń wcześniej (więcej na ten temat w dostępnym tylko dla subskrybentów tekście Praprawnuczek neandertalczyka), a przecież trudno zakładać, że te niezwykle nieliczne skamieniałości jakimi dysponujemy dostarczyły nam dowodów wszystkich takich zdarzeń. Niewykluczone, że właśnie na skutek tego mieszania się neandertalczycy ostatecznie zniknęli wchłonięci przez dużo liczniejszych Homo sapiens[4].

Drzewo ewolucyjne gatunków ludzi (Homo). Po lewej skala czasu w milionach lat.

Z każdym prawie rokiem dochodzi do kolejnych odkryć szczątków hominidów z okresu pomiędzy 1.2000.000 a 300.000 lat temu[6]. Szczątkowe zabytki kostne wczesnych hominidów nie pozwalają, jednak na dokładne odtworzenie procesu ewolucji. Różnice genetyczne, jednostkowe, między poszczególnymi przedstawicielami ówczesnych populacji mogły być na tyle duże, że zaciemniają obraz całości. Wśród naukowców toczy się na przykład dyskusja, czy kości hominidów z Sima należą do Homo heidelbergensis, czy też są pierwszymi przedstawicielami Homo sapiens. Dziś, coraz więcej naukowców skłania się do hipotezy, że wszystkie szczątki hominidów należą do jednego gatunku hominidów, Homo erectus, którego populacja ulegała zmianom genetycznym w różnych okresach i na różnych obszarach na skutek zmian środowiska. Jedna z hipotez zakłada, że obecnie na Ziemi żyje tylko jeden gatunek reprezentujący rodzaj Homo. To człowiek współczesny – Homo sapiens. W toku naszej ewolucji towarzyszyli nam jednak inni przedstawiciele hominidów. Równolegle żyło aż siedem innych przedstawicieli naszego gatunku niewiele różniących się od nas. Również oni pozostawili nam w spadku cześć swoich genów. Część mieszkańców Afryki nosi w swoim DNA fragmenty pochodzące od Homo heidelbergensis, z kolei niektórzy Azjaci posiadają geny denisowiańczyków. Moim zdaniem, nie można jednak wykluczyć, że w wyniku ciągłych migracji dochodziło do dalszego mieszania się genów wśród populacji Homo sapiens. Ludzie posiadający część genów denisowiańczyków mogli łączyć się z ludźmi mającymi w swym genotypie np. geny Homo heldelbergenesis lub neandertalczyka. Niestety, nie jesteśmy dziś w stanie odtworzyć wielkości populacji hominidów w tym okresie. Nie jesteśmy też w stanie poznać, jaki był zasięg terytorialny ich wędrówek.

Pradzieje człowieka to wciąż „ziemia nieznana”. Wszystkie teorie mają charakter hipotez… dobrze, że próbujemy je stawiać, jeszcze lepiej, że wciąż poszukujemy nowych odnoszących się do tych zamierzchłych czasów świadectw, stawianie jednak tez kategorycznych nie zbliża nas, ale wręcz oddala od poznania faktycznego przebiegu naszej ewolucji.  

                                                                                 Piotr Kotlarz

[1]     Człowiek z denisowej jaskini, http://www.ramotowscy.pl/strona, Cz%C5%82owiek_z_jaskini_Denisowa.asp.

[2]     Prastara igła z kości dużego ptaka znaleziona na Syberii, http://www.tvp.info/26643283/prastara-igla-z-kosci-duzego-ptaka-znaleziona-na-syberii

[3]     Michał Skubik, Mamy w sobie nie tylko geny neandertalczyka. Z kim jeszcze krzyżował się Homo sapiens?

      http://wyborcza.pl/1,75400,19848110,mamy-w-sobie-nie-tylko-geny-neandertalczyka-z-kim-jeszcze-krzyzowal.html#ixzz44Z2krBoY

[4]     Por.: Wojciech Pastuszka, Bardzo wczesne harce z neandertalczykami, http://archeowiesci.pl/2016/02/18/bardzo-wczesne-harce-z-neandertalczykami/ Wyniki badań ukazały się w „Nature”. Martin Kuhlwilm, Ilan Gronau, Melissa J. Hubisz, Cesare de Filippo, Javier Prado-Martinez, Martin Kircher, Qiaomei Fu, Hernán A. Burbano, Carles Lalueza-Fox, Marco de la Rasilla, Antonio Rosas, Pavao Rudan, Dejana Brajkovic, Željko Kucan, Ivan Gušic, Tomas Marques-Bonet, Aida M. Andrés, Bence Viola, Svante Pääbo, Matthias Meyer, Adam Siepel & Sergi Castellano, Ancient gene flow from early modern humans into Eastern Neanderthals, Nature (2016) doi:10.1038/nature16544 Komunikaty prasowe Cold Spring Harbor Laboratory i Instytutu Maksa Plancka.

[5]     Ilustracja za: https://pl.wikibooks.org/wiki/Historia_powszechna/Paleolit

[6]     W dniu 29 czerwca 2007 r. Hiszpańscy naukowcy pracujący w miejscu Sima del Elefante w górach Atapuerca (Hiszpania) ogłosili, że odzyskali fragmenty kości hominidów pochodzące z okresu pomiędzy 1.1-1.2 mln lat temu. Szczątki te pochodziły od osoby pomiędzy 20 a 25 rokiem życia. W tym miejscu odkryto także dowód obróbki kości zwierząt. W 2005 r. narzędzia krzemienne i zęby pierwszych hominidów zostały znalezione w skałach w Pakefield pobliżu Lowestoft w Suffolk.  To sugeruje, że pobyt hominidów w Anglii można datować do ok. 700,000 lat temu. Na podstawie szczątków sugeruje się, ze hominidy te to potencjalnie skrzyżowanie homo antecesorhomo heidelbergensis.

Obraz wyróżniający: Autorstwa Демин Алексей Барнаул – Praca własna, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=48890364

Ilustracja drzewa ewolucyjnego  w tekście za: https://pl.wikibooks.org/wiki/Historia_powszechna/Paleolit