Paleogenetika

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Jump to navigation Jump to search

Paleogenetika je dio genetike koja istražuje sačuvani genetički materijal ostataka drevnih organizama.[1]Ovaj pojаm u nauku su uveli Emile Zuckerkandl i fizički hemičar Linus Carl Pauling, 1963. godine u okviru ispitivanja mogućnosti primjene u obnovi polipeptidnih sekvenci iz biološke prošlosti.[2] Prvu sekvencu neke drevne DNK, koja je bila izolovana iz muzejskog primjerka izumrle vrste zebre pod imenom kvaga (Equus quagga quagga), objavio je tim na čelu sa Allanom Wilsonom, 1984. godine.[3]

Paleogenetičari ne obnavljaju stvarne organizme, nego sekvence drevne DNK koju zajednički proučavaju primjenom različitih analitičkih metoda.[4] Na mnogo načina, genetika organizama je "jedini direktni svjedok izumrlih vrsta i evolucijskih događaja“.[5]

Primjena[uredi | uredi izvor]

Evolucija[uredi | uredi izvor]

Slične sekvence se često nalaze u proteinskim polipeptidnim lancima različitih vrsta. Ova sličnost je direktno povezana sa sekvencama DNK (genetičkom materijalu organizma). Zbog nemogućnosti da je ovo slučajnost, a i zbog njene stalnosti, predugo joj se pripisivala konvergencija putem prirodnog odsbirsnjs, takve sličnosti mogu biti uvjerljivo vezane za postojanje zajedničkog pretka sa zajedničkim genima. To omogućava da se polipeptidne sekvence dovedu u međusobne odnose između vrsta, a razlika između dvije genetičke sekvence se mogu koristiti kako bi se unutar statističke greške utvrdilo vrijeme u kojem je postojao zajednički predak.[2]

Evolucija čovjeka[uredi | uredi izvor]

Koristeći bedrene kosti žene neandertalca, dekodirano je oko 63% njegovog genoma i otkriveno oko 3,7 milijardi baza DNK.[6][7] Pokazalo se da je Homo neanderthalensis bio najbliži ondašnji živi srodnik vrste Homo sapiens, sve dok njegova bivša loza nije izumrla prije 30.000 godina. Genom je u bio u rasponu od varijacije kod anatomski današnjih ljudi, iako u dalekoj periferiji njenog raspona.

Paleogenetiičke analize ukazuju da su neandertalci imali više preklapanja strukture DNK sa čimpanzama nego sa vrstom Homo sapiens.[7] Također je utvrđeno da su neandertalci bili manje genetički raznoliki od današnjih ljudi, što ukazuje na to da se Homo neanderthalensis pojavio iz grupe sastavljene od relativno malog broja individua.[7] Analiza DNK sekvenci ukazuje da su se prvi pripadnici vrste Homo sapiens pojavili prije između 130.000 i 250.000 godina u Africi.[7]

Paleogenetika otvara mnoge nove mogućnosti za proučavanje evolucije i rasprostiranja hominida. Analizom genoma hominidnih ostataka, njihove loze mogu se pratiti unatrag do mjesta odakle su došli ili odakle dijele zajedničkog pretka. Denisovski hominid je vrsta hominida koja je živjela u Sibiru, a iz čijih ostataka se može uzeti DNK, koji može pokazati znakove ukazujuċi na gene koji se ne nalaze u genomu ni neandertalca niti pripadnika Homo sapiens. Denisovski hominid možda predstavlja novu lozu ili vrstu hominida.[8]

Evolucija kulture[uredi | uredi izvor]

Analiza predačke DNK može omogućiti i uvid u način života ljudi u prošlosti. Neandertalska DNK pokazuje da su živjeli u malim privremenim zajednicama.[7]Analiza DNK može direktno pokazati ograničenja u ishrani i mutacije, kao što je činjenica da je Homo neanderthalensis bio netolerantan za laktozu.[7]

Arhaeologija[uredi | uredi izvor]

Drevne bolesti[uredi | uredi izvor]

Proučavajući DNK preminulih omogućava nam da se sagleda medicinska historija ljudskih "rasa". Istraživajuċi uzorke iz prošlosti može se otkriti kada su se određene bolesti prvi put pojavilr i počele da muče ljude.

Ötzi[uredi | uredi izvor]

Najstariji slučaj lajmske bolesti je otkrivena u genomu čovjeka koji se zove ledeni čovjek Ötzi.[9] Ötzi je umro prije oko 3.300 godina p.n.e., a njegovi ostaci su otkriveni u Istočnoj Aziji, tokom ranih 1990-ih.[9]Analiza njegovih gena nije obavljena do unazad 20 godina. U genetičnom materijalu Ötzija nađeni su ostaci DNK bakterija koje uzrokuju lajmsku bolest (Borrelia burgdorferi).[9]

Pripitomljavanje životinja[uredi | uredi izvor]

Prošlost čovječanstva može se istraživati ne samo proučavanjem paleogenetike, nego i drugih organizama koji su imali uticaj ns okruženje, čiji uzorci također mogu biti ispitani. Ispitivanjem razvoja kod pripitomljenih vrsta (kao što je stoka) i arheoloških ostataka njihovih divljih srodnika, mogu se proučavati učinci pripitomljavanja. To može dati informacije o ponašanju u kulturama koje su ih pripitomile. Genetika ovih životinja također otkriva osobine koje nisu ispoljene u paleontološkim ostacima, kao što su određeni tragovi ponašanja, razvoja i sazrijevanja ovih životinja.[10] Raznolikost u genima može uputiti gdje su vrste pripitomljene i kako su se kao takve selile iz početnih staništa u druga područja.[5]

Izazovi[uredi | uredi izvor]

Drevni ostaci obično sadrže samo mali dio izvorne DNK prisutne u organizmu.[2][11] To se javlja zbog degradacije DNK u mrtvom tkivu, djelovanjem biotskih i abiotskih faktora, kada enzimi za popravku koji su prisutna u živim organizmoma prestanu biti funkcionalni. Stepen očuvanja DNK ovisi o brojnim ekološkim uslovima, uključujući temperaturu, vlažnost, kisik i sunčevu svjetlost. Ostaci iz područja s visokim temperaturama i vlažnosti obično sadrže manje netaknute DNK od onih iz permskih slojeva ili pećine, gdje ostaci mogu opstati u uslovima hladnoće i malih količina kisika tokom nekoliko stotina hiljada godina.[12]

Osim toga, DNK se raspada mnogo brže u narednim (dubljim) iskopima materijala, a svježe iskopane kosti imaju mnogo veće šanse da sadrže održiv genetički materijal.[5] Nakon iskopavanja, kosti se mogu kontaminirati sa danaŝnjom DNK (u kontaktu s kožom ili nesterilisanim alatom), što može stvoriti lažno pozitivne rezultate.[5]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Benner SA, Sassi SO, Gaucher EA (2007). "Molecular paleoscience: Systems biology from the past". Protein evolution. Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular Biology 75. str. 1–132, xi. ISBN 9780471224464. PMID 17124866. doi:10.1002/9780471224464.ch1. 
  2. ^ a b c Pauling L, Zuckerkand E, Henriksen T, Lövstad R (1963). "Chemical Paleogenetics: Molecular "Restoration Studies" of Extinct Forms of Life". Acta Chemica Scandinavica 17 (supl.): 9–16. doi:10.3891/acta.chem.scand.17s-0009. 
  3. ^ Higuchi R, Bowman B, Freiberger M, Ryder OA, Wilson AC (1984). "DNA sequences from the quagga, an extinct member of the horse family". Nature 312 (5991): 282–4. PMID 6504142. doi:10.1038/312282a0. SažetakScience Magazine. 
  4. ^ Gibbons, A (December 2010). "Tiny time machines revisit ancient life". Science 330 (6011): 1616. PMID 21163988. doi:10.1126/science.330.6011.1616. SažetakSciTechStory. 
  5. ^ a b c d Geigl E-M (2008). "Palaeogenetics of cattle domestication: Methodological challenges for the study of fossil bones preserved in the domestication centre in Southwest Asia". Comptes Rendus Palevol 7 (2–3): 99–112. doi:10.1016/j.crpv.2008.02.001. 
  6. ^ Green RE, Krause J, Briggs AW, Maricic T, Stenzel U, Kircher M, Patterson N, Li H, Zhai W (May 2010). "A draft sequence of the Neanderthal genome". Science 328 (5979): 710–22. PMID 20448178. doi:10.1126/science.1188021. 
  7. ^ a b c d e f Saey TH (2009). "Story one: Team decodes neanderthal DNA: Genome draft may reveal secrets of human evolution". Science News 175 (6): 5–7. doi:10.1002/scin.2009.5591750604. 
  8. ^ Zorich Z (2010). "Neanderthal Genome Decoded". Archaeology (Archaeological Institute of America) 63 (4). 
  9. ^ a b c Keller A, Graefen A, Ball M, Matzas M, Boisguerin V, Maixner F, Leidinger P, Backes C, Khairat R (2012). "New insights into the Tyrolean Iceman's origin and phenotype as inferred by whole-genome sequencing". Nature Communications 3 (2): 698. PMID 22426219. doi:10.1038/ncomms1701. SažetakDiscoveryNews. 
  10. ^ Hadžiselimović R. (1986). Uvod u teoriju antropogeneze. Svjetlost, Sarajevo. ISBN 9958-9344-2-6. 
  11. ^ Kaplan, Matt. DNA has a 521-year half-life. Nature News, 10 October 2012.
  12. ^ Wickman, Forrest. What’s the Shelf-Life of DNA? Slate, 5 February 2013.