Evolucijska genetika čovjeka

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Jump to navigation Jump to search

Evolucijska genetika čovjeka proučava razlike među ljudskim genomima i njihovim najbližim filogenetskim srodnicima, njihovu zajedničku evolucijsku prošlost koja je dovela do tih razlika, te njene učinke i značenja u sadašnjosti. Razlike među genomima različitih ljudi imaju mnogostruke antropolške, medicinske, forenzičke i društvene implikacije i primjenu. Podaci o genetičkoj konstituciji pojedinaca i genetičkoj strukturi populacije mogu dovesti do važnih spoznaja o evoluciji ljudske vrste, hominida i antropomorfnih majmuna.

Porijeklo i evolucija majmuna[uredi | uredi izvor]

Taksonomsko srodstvo među hominoidima

Savremena biosistematika uvrštavaju čovjeka, zajedno s nekoliko drugih vrsta primata, među velike čovjekolike majmune porodice Hominidae, potporodice Hominini. Hominidae obuhvaćaju dvije različite vrste čimpanzi (bonobo (Pan paniscus), i obična čimpanza (Pan troglodytes), dvije podvrste gorila (zapadni (obični) gorila (Gorilla gorilla) i istočni ili planinski gorila (Gorilla graueri), te 2 podvrste orangutana (obični orangutan sa Bornea (Pongo pygmaeus) i sumatranski orangutan (Pongo abelii). U mnogim izvorima pomenutim podvrstama svih čovjekolikih majmuna se daje status vrste, iako među njima nema uočljive reproduktivne izolacije (što je temeljni kriterij biosistematske taksonomije). Svi majmuni pripadaju redu primata koji obuhvata oko 400 vrsta. Prema analizama mitohondrijske DNK (mtDNK) i jedrove DNK (nDNK), primati spadaju u nadred Euarchontoglires, skupa s glodarima, dvozupcima, kožuškarima i tupajama (Tupaiidae). To dodatno podržava i prisustvo kratkih razbacanih elemenata (eng.: short interspersed nuclear elements - SINEs) sličnih Alu sekvencama DNK koje se mogu naći samo kod pripadnika Euarchontoglires.

Diversifikacija[uredi | uredi izvor]

Prikazano filogenetičko stablo najčešće se rekonstruira sekvenciranjem DNK ili proteina iz različitih populacija. Sekvence mitohondrijske DNK ili DNK iz hromosoma Y često se koriste u proučavanju demografije iz daleke prošlosti. Podobnost ovih izvora DNK pojedinih lokusa potvrđuje činjenica da se oni nikad ne rekombiniraju i gotovo uvijek se nasljeđuju od jednog roditelja. Zapaženo je da su osobe iz različitih grupa sa jednog određenog kontinenta međusobno sličnije od onih sa različitih kontinenata. Korijen ovog filogenetičkog stabla je posljednji zajednički predak čimpanze]] i čovjeka, čija je prapostojbina bila u Africi. Vodoravna udaljenost u gornjem dijagramu ukazuje na dva podatka.

  1. Genetička udaljenost (u donjem dijelu dijagrama) vidljivo pokazuje da je genetička razlika između ljudi i čimpanza manja od 2%,[1] ili 20 puta veća od one između modernih ljudi.
  2. Vremenska udaljenost od posljednjeg zajedničkog pretka, prema grubim procjenama, u milionima godina prikazana je iznad samog dijagrama. Prema osobenostima mitohondrijske DNK, posljednji zajednički predak svih modernih ljudi živio je otprilike prije 200.000 godina[2], dok je zajednički predak ljudi i čimpanza živio prije oko četiri do sedam miliona godina u odnosu na današnjicu.

Čimpanze i čovjek su u različitim rodovima, prikazanim crvenom bojom. Također, prikazan je i nastanak vrsta i podvrsta, dok je razlika rasa prikazana zelenim pravougaonikom na desnoj strani (uz prikaz je sasvim pojednostavljena verzija filogeneza ljudske vrste).

Specijacija čovjeka i afričkih majmuna[uredi | uredi izvor]

Međusobno izdvajanje evolucijske linije čovjeka i afričkih čovjekolikih majmuna (čimpanza i gorila) bilo je problem proučavanja više od jednog stoljeća. U tom periodu, naučnici su pokušavali naći odgovor na pet ključnih pitanja:

  • Koja je savremena vrsta fmajmuna evolucijski najbliža čovjeku?
  • Kada se zbilo razdvajanje evolucijskih linija čovjeka i njemu najsrodnijih majmuna?
  • Kolika je bila veličina populacije posljednjeg zajedničkog pretka prije odvajanja?
  • Da li postoje tragovi populacijskih struktura (subpopulacija) prije početka specijacije i/ili naknadnog (bare, djelimičnog) međusobnog ukrštanja?
  • Koji su događaji značajni (naprimjer, fuzija hromosoma 2a i 2b) za razdvajanje upoređenih vrsta?

Opća zapažanja[uredi | uredi izvor]

Različiti dijelovi genoma sadrže različite oblike koje se razlikuju u sekvencama između različitih vrsta čovjekolikih majmuna. Također je dokazano i da raznovrsnost različitih sekvenci čovjeka i čimpanze uveliko varira. Uočena razlika u sekvenci nekodirajućih i neponavljajućih genomskih podregija u DNK čovjeka i čimpanze može varirati od 0% do 2.66%.[3] Osim toga, genetička stabla koja su uspostavljena uporednom analizom segmenata DNK, ne podudaraju se uvijek sa pripadajućim filogenetskim stablom vrsta. Tako je utvrđeno da:

  • postoji velika varijacija u razlikama sekvenci DNK između čovjeka, čimpanzi i gorila,
  • prema većini sekvenci DNK, čovjek i čimpanza su najbliži srodnici.
  • u potpunosti su sekvencirani i ljudski]] i čimpanzin genomi. Hromosomska garnitura čovjeka sadrži 23 para hromosoma, a kod čimpanzi, gorila i orangutana 24. hromosom 2 čovjeka je rezultat spajanja dvaju hromosoma: 2a i 2b, koji su ostali odvojeni kod ostalih primata.[4]

Datiranje razdvajanja[uredi | uredi izvor]

Datiranje evolucijskog razdvajanja čovjeka i ostalih čovjekolikih majmuna budi veliko zanimanje, kako u naučnoj zajednici, tako i u širem krugu zainteresovanih. Jedna od prvih studija molekularne biologije u tom smjeru, objavljena 1967., izmjerila je imunološku udaljenost (eng.: immunological distance - ID) između različitih vrsta primata.[5] U toj studiji je procijenjena snaga imunološkog odgovora koju antigen jedne vrste (naprimjer, ljudski albumin) izazove kontaktom s imunim sistemom druge vrste (čovjek, čimpanza, gorila i majmuni starog svijeta). Srodnije bi vrste trebale imati sličnije antigene i stoga slabiji imunološki odgovor na testirane antigene. Imunološki odgovor vrste na svoje vlastite antigene (naprimjer, čovjekov antigen u kontaktu s čovjekovim imunološkim sistemom) rangiran je ocjenom 1. Dobijeni imuni odgovor između čovjeka i gorila bio je 1.09, a između čovjeka i čimpanze 1.14. Jačina imunog odgovora između čovjeka i 6 različitih majmuna Starog svijeta bila je u prosjeku 2.46, što ukazuje da su afrički čovjekoliki majmuni bliži čovjeku nego drugim majmunima. Autori su procijenili da se razlikovanje među majmunskim vrstama Starog svijeta i čovjekolikh majmuna zbila prije oko 30 miliona godina, a pod uslovom da uzmemo u obzir i fosilne nalaze i pretpostavimo da imuna udaljenost, tokom vremena raste ravnomjernim tempom. Ista istraživanja su dovela do zaključka da se razlikovanje između čovjeka i čovjekolikih majmuna zbila prije oko 5 miliona godina, što je bio vrlo iznenađujući rezultat. Naime, većina naučnika onog doba je smatrala da se izdvajanje čovjekove evolucijske grane od predačke i današnjih čovjekolikh majmuna dogodilo puno ranije (prije oko 15 - 20 miliona godina).

Prema imunom odgovoru, gorila je bliži čovjeku od čimpanze, ali razlika je toliko mala da se ovo ne može sa sigurnošću potvrditi. Kasnije molekularno - genetičke studije su mogle razriješiti ovo pitanje: čimpanze su filogenetički bliže čovjeku od gorila. Primjenom sofisticiranijih metoda molekularne genetike, dobijeni su rezultati koji se bitno ne razlikuju od prvobitne procjene iz 1967., ali prema jednoj nedavnoj studiji iz 2014., procijenjeno vrijeme razlikovanja vrsta u kasnijim radovima (.[6] taj razlaz pomjera na 11 do 14 miliona godina prije današnjice.

Razdvajanje i efektivna veličina drevne populacije[uredi | uredi izvor]

Sekvence segmenata DNK razdvajaju se prije grananja samih vrsta. Veća efektivna veličina populacije (lijevo) uspijeva očuvati različite varijante segmenata DNK u dužem razdoblju. Zato pri većoj efektivnoj veličini populacije (lijevo) prosječno vrijeme razdvajanja gena (tA za segment DNK A; tB za segment DNK B) više odstupa od vremena razdvajanja samih vrsta (tS) u odnosu na malu efektivnu veličinu drevne populacije (desno).

Savremene metode određivanja starosti razdvajanja vrsta koriste poređenje sekvenci DNK kao molekularni sat. Molekularni satovi su obično kalibrirani, pod pretpostavkom da je vrijeme izdvajanja evolucijske linije orangutana od od drugih čovjekolikih majmuna (uključivši čovjeka) bilo prije oko 12 do 16 miliona godina. Neka istraživanja uključuju i neke vrste majmuna Starog svijeta s vremenom razdvajanja od hominoida od 25 do 30 miliona godina, proširujući tako analizirani raspon. Oba načina kalibriranja se oslanjaju na vrlo malo fosilnih dokaza, pa su zato i bili izvrgnuti kritikama.[7]

Ako se ovi podaci promijene, procijenjene tačke razdvajanja vrsta, zavisno od novih rezultata molekularnih analiza će se posljedično mijenjati. Međutim, relativno vrijeme razdvajanja vrsta se ne mijenja. Iako se ne može tačno odrediti apsolutno vrijeme razdvajanja među vrstama, može se sa sigurnošću odrediti da je vrijeme razdvajanja između čimpanze i čovjeka šest puta kraće od onog između čimpanze i ostalih majmuna.

Tokom jednog straživanja je analizirano 15 sekvenci DNK iz različitih djelova genoma čimpanzi i čovjeka i 7 sekvenci DNK čovjeka, čimpanze i gorile.[8] Otkriveno je su da su čimpanze genetički srodnije čovjeku od gorila. Koristeći različite statističke metode, procijenjeno je da se razdvajanje između čovjeka i čimpanze deilo prije nekih 4,7 miliona godina, dok se razdvajanje između čovjeka i gorile desilo prije nekih 7,2 miliona godina.

U ovim istraživanjima je također procijenjeno da je efektivna veličina populacije zajedničkog pretka čimpanze i čovjeka bila oko 100.000 jedinki. To je donekle iznenađujuće s obzirom da se efektivna veličina populacije današnjeg čovjeka procjenjuje na oko 10.000 jedinki. Ako je tako, značilo bi da je čovjekova evolucijska linija doživjela veliko smanjenje efektivne veličine populacije, prošavši tako kroz genetičko usko grlo (genetičkog drifta) tokom svog evolucijskog puta. Pretpostavlja se da je naglo smanjenje populacije možda uzrokovala katastrofalna erupcija supervulkana Tobe.

A i B su geni sa dva različita lokusa. Gornja slika se poklapa sa stablom vrsta. DNK sadašnjih gorila odvaja se prije od međusobnog razdvajanja DNK sadašnjih čimpanzi i čovjeka. Zato bi oba lokusa morala biti sličnija između čovjeka i čimpanze nego između čovjeka i gorile, odnosno čimpanze i gorile. Na donjoj slici, lokus A ima mlađeg zajedničkog pretka između čovjeka i gorile u odnosu na uspoređbu čovjeka i čimpanze. Čimpanza i gorila imaju mlađeg zajedničkog pretka za lokus B. Ovo genetičko stablo se ne podudara sa stablom vrsta, a takvih je slučajeva vrlo malo.

U jednom sličnom istraživanju, sekvencirana su 53 neponavljajuća, međugenska segmenta DNK čovjeka, čimpanze, gorile i orangutana.[3] Kada su se sekvence DNK spojile u jednu jedinu dugu sekvencu metodom "neighbor-joining", izgradile su evolucijsko stablo koje se u potpunosti podudaralo s granom HomoPan (što dokazuje da su čovjek i čimpanza najsrodnije vrste). Iako su ove 3 vrste u bliskom srodstvu (kao što je slučaj s gorilom, čimpanzom i čovjekom), genetička stabla dobijena iz sekvenci DNK ne moraju se u potpunosti podudarati sa stablom vrsta, tj. specijacijom.

Što je kraći vremenski period (TIN) između dva raskrsna čvora, to se stabla manje poklapaju. Efektivna veličina populacije (Ne) između čvorova određuje koliko se dugo samostalna genetička linija očuvala u samoj populaciji, što znači da se pri većoj efektivnoj veličini populacije genetička stabla manje podudaraju. Znači, ako je vremensko razdoblje između dva čvora poznato, moguće je izračunati efektivnu veličinu populacije zajedničkog pretka čimpanze i čovjeka. Ako se svaki segment analizira individualno, 31 podržava razdvajanje HomoPan, 10 podržava raskršće HomoGorilla, a 12 ih je za PanGorilla. Koristeći molekularni sat, autori su procijenili da su se gorile prve odvojile od zajedničke evolucijske linije i to prije 6,2 do 8,4 miliona godina, a čimpanze i ljudi su se razdvojili oko 1,6 - 2,2 miliona godina kasnije (vremensko razdoblje između dva čvora), tj. prije oko 4,6 - 6,2 miliona godina prije naše epohe. Određivanje vremenskog razdoblja između dva čvora je korisno za procjenu drevne efektivne veličine populacije zajedničkog pretka čovjeka i čimpanze.

Prema najjednostavnijem tumačenju podataka, 24 istražena genska lokusa podržavaju razdvajanje HomoPan, 7 podržavaju HomoGorilla, 2 podržavaju mogućnost PanGorilla, a 20 ih nisu dali nikakav odgovor. Pomenuti naučnici su također analizirali i 35 kodirajućih lokusa iz genetičkih baza podataka. Od ovih lokusa, 12 je podržalo razdvajanje HomoPan, 3 HomoGorilla, 4 razdvajanje PanGorilla i 16 ih nije dalo nikakav odgovor. Zato samo oko 70% od 52 analizirana lokusa podržava srodstvo među vrstama (33 međugenskih i 19 kodirajućih) koje se podudaraju sa genetičkim stablom vrsta. Od onih lokusa koji ne podržavaju stablo vrsta i od vremenskog razdoblja između dva čvora, procijenjena je efektivna veličina populacije zajedničkog pretka čimpanze i čovjeka, koja iznosi od oko 52.000 do 96.000 individua. Ta procjena nije tako visoka kao u prvobitnoj studiji (Takahate i saradnika), ali još uvijek je puno veća od efektivne veličine današnjih ljudskih populacija.

Treća studija je koristila jednake podatke kao i studija Chena i Lija, ali drugi statistički metod kojim se došlo do podatka da je efektivna veličina populacije pretka bila samo oko 12.000 do 21.000 jedinki.[9]

Genetičke razlike ljudi i pongida[uredi | uredi izvor]

Analogne nukleotidne sekvence unutar genoma čimpanze i čovjeka međusobno se razlikuju za oko 35 miliona nukleotidnih supstitucija. Osim toga, oko 3% genoma se razlikuje zbog delecija, insercija i duplikacija.[10]

Pošto je temporalna stopa mutacija relativno ravnomjerno raspoređena, otprilike polovina zabilježenih promjena vjerovatno se zbila u čovjekovoj evolucijskoj liniji. Samo vrlo mali dio tih genomskih promjena dogodilo se među različitim fenotipovima čovjeka i čimpanze, pa njihovo otkriće predstavlja veliki izazov. Molekularna evolucija može djelovati na različite načine, putem promjena kod proteina, gubitka gena, promjena u regulisanju genske ekspresije i evolucije RNK. Svi su ovi mehanizmi imali određenu ulogu u evoluciji čovjeka.

Gubitak gena[uredi | uredi izvor]

Mnoge mutacije mogu deaktivirati gen, ali vrlo malo njih na samosvojan način mijenja njegovu funkciju. Inaktivacijske mutacije će zato češće biti pod pritiskom prirodnog odabiranja. Gubitak gena je relativno čest mehanizam evolucijske prilagodbe (hipoteza "manje je više").[11]

Od razdvajanja čovjekove evolucijske linije od one kojom se odvijala specijacija čimpanze, došlo je do potpunog gubitka oko 80 gena, od kojih ih je 36 kodiralo receptore mirisa. Došlo je do hiperekspresije gena koji imaju ulogu povezivanja hemorecepcije i imunosnog odgovora.[12] Druga naučna studija procjenjuje gubitak na 86 gena.[13]

Gen keratina kose KRTHAP1[uredi | uredi izvor]

Jedan od gena koji kodira sintezu keratina kose izgubio se kod čovjeka, a kreatin je glavna komponenta kose. Čovjek još uvijek ima devet aktivnih gena za tip I keratina, ali gubitak ovog gena vjerojatno je prouzrokovao smanjenje dlakavosti ljudskog tijela. Procjenjuje se da se ovaj gubitak gena zbio relativno nedavno, u procesu antropogeneze, prije manje od 240.000 godina.[14]

Gen miozina MYH16[uredi | uredi izvor]

Neki stručnjaci vrde da je gubitak gena sarkomerskog miozina MYH16 u evolucijskoj liniji čovjeka uzrokovao manje razvijene mišiće za žvakanje. Procijenili su da se mutacija (delecija dvaju nukleotida, koja je izazvala inaktivaciju) zbila prije oko 2,4 miliona godina prije pojave Homo ergaster-a, odnosno Homo erectus-a u Africi. Naredno razdoblje je okarakterizirano izrazitim razvojem moždanog volumena, što je dovelo do pretpostavki da je gubitak ovog gena uklonio evolucijsku kočnicu u povećanju volumena mozga u rodu Homo .[15] Postoje i procjene da se gubitak gena MYH16 desio prije 5,3 miliona godina, puno prije pojave roda Homo.[16]

Ostali pokazatelji[uredi | uredi izvor]

Pretpostavlja se da je gubitak gena cisteinil aspartat dehidrogenaze ili kaspaze 12 smanjio smrtnost bakterijskih infekcija kod čovjeka.[12]

Dodavanje gena[uredi | uredi izvor]

Segmentna duplikacija je kao mehanizam, također, mogla uticati na pojavu novih gena i oblikovanju unutarpopulacijskih genetičkih razlika u odnosu na druge primate.

Selekcijski pritisak[uredi | uredi izvor]

Dijelovi ljudskog genoma imenovani kao "ljudski akcelerirani regioni" su područja genoma koje se posebno razlikuju između čovjeka i čimpanze, u većoj mjeri od one koja bi se mogla objasniti genetskim driftom od vremena razdvajanja specijacija ove dvije vrste od zajedničkog pretka. Postoje naznake da su ova područja genoma bila podložna jakom pritisku prirodnog odabiranja. To je moglo voditi ka evolucijskom razvoju tipičnih ljudskih osobina. Dva karakteristična primjera su gen HAR1F, za kojeg se pretpostavlja da je povezan s razvojem mozga i HACNS1 koji je mogao imati važnu ulogu u razvoju šake. Postoje hipoteze da se veći dio razlika između čovjeka i čimpanze razložnije može objasniti regulacijom genske ekspresije, nego razlikama u samim genima. Analiza očuvanih nekodirajućih sekvenci, koje često sadrže funkcionalna regulacijska područja koja su podložna pozitivnom odabiranju, što ukazuje na tu mogućnost.[17]

Genetske razlike između modernih ljudi i neandertalaca[uredi | uredi izvor]

Tokom 2010. godine međunarodna grupa naučnika je okončala sekvenciranje genoma neandertalca. Rezultati otkrivaju određenu mjeru ukrštanja između modernih ljudi (Homo sapiens) i neandertalaca (Homo neanderthalensis). Pošto 1-4% ljudskog genoma ne potiče iz Afrike, identičn stvar je sa genomom neandertalca u odnosu na genom ljudi iz subsaharske Afrike. Neandertalci i većina današnjih ljudi imaju varijantu gena za laktazu koja nije u mogućnosti razgraditi laktozu u mlijeku nakon prestanka dojenja. Moderni ljudi i neandertalci nose varijantu gena FOXP2 povezanu s razvojem mozga i sposobnošću govora, ukazujući na mogućnost govora kod neandertalaca. U odnosu na modernog čovjeka i neandertalca, protein FOXP2 u čimpanze razlikuje se za dvije aminokiseline.[18][19][20]

Razlika sekvenci DNK između ljudi i majmuna[uredi | uredi izvor]

Godine 2005. objavljeni su prvi podaci o sekvenciranom genomu čimpanze (Pan troglodytes). Sekvencirano je i sastavljeno oko 2.400 miliona nukleotida (od ukupnih 3.160 miliona). To je bilo dovoljno da se pokrene njihovo detaljno upoređivanje s ljudskim genomom.[10] U poznatom dijelu genoma upoređenih vrsta otkriveno je 1.23% razlika uzrokovanih zamjenom jednog nukleotida, od čega najviše 1,06% predstavlja stalne međusobne razlike, dok je ostalo promjenljivo unutar svake vrste. Drugi vid razlika su insercije i delecije genskog materijala, koje predstavljaju samo 15% svih razlika između dviju vrsta, ali nose oko 1,5% dodatnih razlika u svakom od genoma, pošto jedna insercija ili delecija može promijeniti i milione nukleotida.[10] Istovremeno su objavljeni i rezultati jednog drugog istraživanja, u kojem su analizirane segmentne duplikacije u oba genoma,[21] čije insercije i delecije nose najveću težinu u genomu. Otkriveno je da je oko 2.7% od ukupne sekvence euhromatina diferencijalno duplicirano u jedoj ili drugoj vrsti.

Procentualni (%) odnos u razlikama sekvenci čovjeka i ostalih hominida
Lokus ČovjekČimpanza Čovjek – Gorila Čovjek – Orangutan
Alu elementi 2 - -
Nekodirajući (Hromosom Y) 1,68 ± 0,19 2,33 ± 0,2 5,63 ± 0,35
Pseudogeni (autosomski) 1,64 ± 0.10 1,87 ± 0,11 -
Pseudogeni (hromosom X) 1,47 ± 0,17 - -
Nekodirajući (autosomni) 1,24 ± 0,07 1,62 ± 0,08 3,08 ± 0,11
Geni (Ks) 1,11 1,48 2,98
Introni 0,93 ± 0,08 1,23 ± 0,09 -
Xq13,3 0,92 ± 0,10 1,42 ± 0,12 3,00 ± 0,18
Ukupno za hromosom X 1,16 ± 0,07 1,47 ± 0,08 -
Geni (Ka) 0,8 0,93 1,96

Razlika sekvenci koja slijedi odvija se po modelu: čovjek – čimpanza, čovjek – gorila, čovjek – orangutan, ističući tako blisko srodstvo čovjeka i afričkih čovjekolikih majmuna. Alu sekvence se uveliko razlikuju, zbog velike učestalosti CpG dinukleoida, a koji mutiraju 10 puta češće nego u prosječnoj sekvenvci nukleotida u genomu. Stopa mutacije je veća u muškoj germinativnoj liniji pa je razlika u hromosomu Y koji se posebno nasljeđuje po očevoj liniji, viša nego kod autosoma. Hromosom X se nasljeđuje dvostruko češće po ženskoj liniji nego po muškoj, te ima nešto nižu razliku sekvenci. Iznenađujuće je mala razlika u sekvenci područja Xq13.3 između čovjeka i čimpanze.[22]

Mutacije koje mijenjaju sekvencu aminokiselina u proteinima (Ka) su najrijeđe. Oko 29% svih ortolognih proteina su potpuno identični kod čovjeka i kod čimpanze. Tipični se protein u prosjeku razlikuje za dvije aminokiseline.[10] Mjerenje razlike u sekvencama prikazano je u gornjoj tabeli, a počiva samo na razlikama koje su dobijene zamjenom, naprimjer, od A (adenin) u G (guanin). Sekvencije DNK mogu se razlikovati i zbog insercije i delecije nukleotida. One se obično uklanjaju iz usporedbe prije nego se izvede procjena razlika u sekvencama.

Moderni čovjek[uredi | uredi izvor]

Na karti su prikazani pravci seoba modernih ljudi izvan Afrike, na temelju mitohondrijska DNK. Obojeni krugovi označavaju hiljade godina prije današnjice.

Mnogi biolozi došli su do značajnih otkrića o evoluciji ljudske vrste, proučavajući mitohondrijsku DNK (mtDNK)[23].

Datiranje zajedničkog pretka[uredi | uredi izvor]

Procjena stope novih mutacija u mtDNA, omogućava procjenu starosti posljednjeg zajedničkog pretka: "Razlika između svih postojećih tipova mtDNK koji se vežu na posljednji zajednički mtDNK (tip A) iznosi u prosjeku 0.57%. Pretpostavivši da je stopa mutacije oko 2-4% u milion godina, može se zaključiti da je zajednički predak svih postojećih tipova DNK živio prije oko 140.000 do 290.000 godina."[24]

To bi mogao biti čvrst dokaz, a ovaj posljednji zajednički predak, po ženskoj liniji, svih živih ljudi je nazvan mitohondrijskom Evom. Činjenica da je mitohondrijska Eva neposredni predak svih ljudi po ženskoj liniji, ne znači da je ona bila prvi anatomski moderni čovjek, niti da drugi ženski preci modernih ljudi nisu istovremeno s njom živjeli. Druge ženske jednike živjele su u isto vrijeme i prenijele genetičku informaciju u genom potomaka, ali njihova mitohondrijska DNK je u međuvremenu izgubljena. To se moglo desiti pukim slučajem kao naprimjer rađanjem samo muške djece.

Afričko porijeklo savremenog čovjeka[uredi | uredi izvor]

Postoje ubjedljivi dokazi da mtDNK savremenih ljudi potiče iz Afričke: "Zaključujemo na temelju genetičkog stabla najmanje veličine....da je Afrika izvor ljudskog mitohondrijskog genskog fonda. Ovaj zaključak proizilazi iz opažanja da jedna od dvije najvažnije grane genetičkog stabla vodi izravno prema afričkim mtDNK...dok druga grana također vodi do afričkog mtDNK... Postulirajući da je zajednički drevni mtDNK afričkog porijekla, minimiziramo broj potrebnih interkontinentalnih seoba potrebnih za objašnjenje trenutne geografske distirbucije tipova mtDNK."[23] Obimna studija afričke genske različitosti otkrila je da pripadnici naroda San imaju najveću gensku različitost od svih 113 analiziranih afričkih populacija, što ih čini jednom od 14 "drevnih populacijskih skupina". Istraživanje je pokazalo da je izvor ranih migracija savremenih ljudi Jugozapadna Afrika, u blizini obalnog pojasa između Namibije i Angole.[25][26]

Otkrića na hromosomu Y[uredi | uredi izvor]

Hromosom Y je puno veći od mtDNK i relativno je homogen pa je trebalo više vremena za otkrivanje različitih genetskih linija u prvobitnim ljudskim seobama i njihovu analizu. S druge strane, pošto je hromosom Y relativno veći od mitohondrijskog, sadrži i više genetskih informacija. Takve analize hromosoma Y došle su do sličnih nalaza kao i one na mtDNK. Procjena starosti zajedničkog drevnog hromosoma Y svih postojećih hromosoma Y je oko 70.000 godina i također potiče iz Afrike. Jedinka koja je nosila ovu genetsku informaciju naziva se Y-hromosomski Adam. Vremenska razlika u postojanju Y hromosomskog Adama i mitohondrijske Eve objašnjena je većom stopom izumiranja za Y hromosom, kao posljedice različite uspješnosti u razmnožavanju pojedinih muških jedinki. To znači da je mali broj reproduktivno izuzetno uspješnih muškaraca moglo imati većinu djece, dok je veliki broj manje uspješnih muškaraca imaju značajno manje potomaka.

Na nedavnom kongresu Američkog društva genetičara iz oblasti genetike čovjeka, profesorica Melissa Wilson Sayres sa Univerziteta Kalifornije (Berkeley), predstavila je studiju u kojoj je dovela u pitanje tvrdnju da su ljudi imali više ženskih predaka od muških. Iako ne negira činjenicu da je manji broj muškaraca evolucijski bio uspješniji u prijenosu genetske informacije od žena, poligamni sistem reprodukcije ne može objasniti izrazitu uniformnost hromosoma Y: "Prethodni istraživači su predlagali da je omjer parenja bio četiri ženke na jednog mužjaka. Naša su istraživanja pokazala da je omjer bio bliži četiri ženke na tri mužjaka".[27][28]

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ "Čovječji hromosom 2." PBS.
  2. ^ Fossil Reanalysis Pushes Back Origin of Homo sapiens, 17. 2. 2005, Scientific American.
  3. ^ a b Chen, F.C., Li, W.H. (2001). "Genomic divergences between humans and other hominoids and the effective population size of the common ancestor of humans and chimpanzees". Am J Hum Genet 68 (2): 444–456. PMC 1235277. PMID 11170892. doi:10.1086/318206. 
  4. ^ Ken Miller in the Kitzmiller v. Dover trial transcripts.
  5. ^ Sarich, V.M. & Wilson, A.C.; Wilson (1967). "Immunological time scale for hominid evolution". Science 158 (3805): 1200–1203. Bibcode:1967Sci...158.1200S. PMID 4964406. doi:10.1126/science.158.3805.1200. 
  6. ^ Venn, Oliver; Turner, Isaac; Mathieson, Iain; de Groot, Natasja; Bontrop, Ronald; McVean, Gil (2014). "Strong male bias drives germline mutation in chimpanzees". Science 33 (6189): 1272–1275. doi:10.1126/science.344.6189.1272. 
  7. ^ Yoder, A.D. & Yang, Z. (1. 8. 2000). "Estimation of primate speciation dates using local molecular clocks". Mol Biol Evol 17 (7): 1081–1090. PMID 10889221. doi:10.1093/oxfordjournals.molbev.a026389. 
  8. ^ Takahata, N.; Satta, Y. & Klein, J. (1995). "Divergence time and population size in the lineage leading to modern humans". Theor Popul Biol 48 (2): 198–221. PMID 7482371. doi:10.1006/tpbi.1995.1026. 
  9. ^ Yang, Z. (2002). "Likelihood and Bayes estimation of ancestral population sizes in hominoids using data from multiple loci" (abstract page). Genetics 162 (4): 1811–1823. PMC 1462394. PMID 12524351. 
  10. ^ a b c d Chimpanzee Sequencing & Analysis Consortium (2005). "Initial sequence of the chimpanzee genome and comparison with the human genome". Nature 437 (7055): 69–87. Bibcode:2005Natur.437...69.. PMID 16136131. doi:10.1038/nature04072. 
  11. ^ Olson, M.V. (1999). "When less is more: gene loss as an engine of evolutionary change". Am J Hum Genet 64 (1): 18–23. PMC 1377697. PMID 9915938. doi:10.1086/302219. 
  12. ^ a b Wang, X.; Grus, W.E. & Zhang, J. (2006). "Gene losses during human origins". PLoS Biol 4 (3): 52. PMC 1361800. PMID 16464126. doi:10.1371/journal.pbio.0040052. 
  13. ^ Demuth, Jeffery P.; Bie, Tijl De; Stajich, Jason E.; Cristianini, Nello; Hahn, Matthew W. (2006). Borevitz, Justin, ur. "The Evolution of Mammalian Gene Families". Public Library of Science (PLoS) Biology 1: e85. Bibcode:2006PLoSO...1...85D. PMC 1762380. PMID 17183716. doi:10.1371/journal.pone.0000085. 
  14. ^ Winter, H.; Langbein, L.; Krawczak, M.; Cooper, D.N.; Suarez, L.F.J.; Rogers, M.A.; Praetzel, S.; Heidt, P.J. & Schweizer, J. (2001). "Human type I hair keratin pseudogene phihHaA has functional orthologs in the chimpanzee and gorilla: evidence for recent inactivation of the human gene after the Pan-Homo divergence". Hum Genet 108 (1): 37–42. PMID 11214905. doi:10.1007/s004390000439. 
  15. ^ Stedman, H.H.; Kozyak, B.W.; Nelson, A.; Thesier, D.M.; Su, L.T.; Low, D.W.; Bridges, C.R.; Shrager, J.B.; Purvis, N.M. & Mitchell, M.A.; Kozyak; Nelson; Thesier; Su; Low; Bridges; Shrager; Minugh-Purvis; Mitchell (2004). "Myosin gene mutation correlates with anatomical changes in the human lineage". Nature 428 (6981): 415–418. Bibcode:2004Natur.428..415S. PMID 15042088. doi:10.1038/nature02358. 
  16. ^ Perry, G.H.; Verrelli, B.C. & Stone, A.C. (2005). "Comparative analyses reveal a complex history of molecular evolution for human MYH16". Mol Biol Evol 22 (3): 379–382. PMID 15470226. doi:10.1093/molbev/msi004. 
  17. ^ Bird; Christine P. et al. (2007). "Fast-evolving noncoding sequences in the human genome". Genome Biology 8 (6): R118. PMC 2394770. PMID 17578567. doi:10.1186/gb-2007-8-6-r118. 
  18. ^ Saey, Tina Hesman (2009). "Story one: Team decodes neandertal DNA: Genome draft may reveal secrets of human evolution". Science News 175 (6): 5–7. doi:10.1002/scin.2009.5591750604. 
  19. ^ Green, Richard E., et al.; Krause; Briggs; Maricic; Stenzel; Kircher; Patterson; Li; Zhai; Fritz; Hansen; Durand; Malaspinas; Jensen; Marques-Bonet; Alkan; Prüfer; Meyer; Burbano; Good; Schultz; Aximu-Petri; Butthof; Höber; Höffner; Siegemund; Weihmann; Nusbaum; Lander et al. (2010). "A Draft Sequence of the Neandertal Genome". Science 328 (5979): 710–722. Bibcode:2010Sci...328..710G. PMID 20448178. doi:10.1126/science.1188021. 
  20. ^ "NEANDERTALS LIVE!". john hawks weblog. Pristupljeno 2010. 
  21. ^ Cheng, Z.; Ventura, M.; She, X.; Khaitovich, P.; Graves, T.; Osoegawa, K.; Church, D; Pieter DeJong, P.; Wilson, R. K.; Paabo, S.; Rocchi, M & Eichler, E. E. (2005.). "A genome-wide comparison of recent chimpanzee and human segmental duplications". Nature 437 (2005): 88–93. Bibcode:2005Natur.437...88C. PMID 16136132. doi:10.1038/nature04000. 
  22. ^ Kaessmann, H.; Heissig, F.; von Haeseler, A. & Pääbo, S. (1999). "DNA sequence variation in a non-coding region of low recombination on the human X chromosome". Nat Genet 22 (1): 78–81. PMID 10319866. doi:10.1038/8785. 
  23. ^ a b Cann, RL; Stoneking, M; Wilson, AC (1987). "Mitochondrial DNA and human evolution". Nature 325 (6099): 31–36. Bibcode:1987Natur.325...31C. PMID 3025745. doi:10.1038/325031a0. 
  24. ^ name="Brown 1987
  25. ^ Tishkoff, SA.; Reed, FA.; Friedlaender, FR.; Ehret, C.; Ranciaro, A.; Froment, A.; Hirbo, JB.; Awomoyi, AA.; Bodo, JM. (2009). "The genetic structure and history of Africans and African Americans.". Science 324 (5930): 1035–1044. PMC 2947357. PMID 19407144. doi:10.1126/science.1172257. 
  26. ^ BBC World News "Africa's genetic secrets unlocked", 2009; rezultati su objavljeni na internetskom izdanju časopisa Science.
  27. ^ Sayres, Melissa A. Wilson; Venditti, Chris; Pagel, Mark; Makova, Kateryna D. (2011). "Do variations in substitution rates and male mutation bias correlate with life history traits? A study of 32 mammalian genomes". Evolution 65 (10): 2800–2815. ISSN 0014-3820. doi:10.1111/j.1558-5646.2011.01337.x. 
  28. ^ Ghose, T. (2012). "Y chromosome study casts doubt on theories regarding junk DNA, sexually dominant men". Huffington Post. Pristupljeno 2012.