Négy százalékban mégis Neander-völgyiek vagyunk

Újabb áttörést ért el a Neander-völgyi ember genetikai állományát vizsgáló nemzetközi kutatócsoport. Sikerült meghatározniuk a sejtmagban lévő DNS szerkezetének olyan jelentős részét, amelyet össze tudtak hasonlítani a ma élő emberek genomszerkezetével. Ennek alapján megállapították, hogy valóban volt kis mértékű kereszteződés a Neander-völgyiek és a modern ember ősei között.

A Neander-völgyiek (Homo neanderthalensis) legközelebbi evolúciós rokonaink. Nagyjából 400 000 éve tűntek fel, egész Európában, valamint Nyugat-Ázsiában előfordultak, és mintegy 30 000 éve haltak ki. Mivel a Neander-völgyiek több helyen együtt élhettek a modern emberekkel (H. sapiens), régóta vita tárgya, hogy vajon kereszteződtek-e egymással vagy sem. Alig egy hónapja Jeffrey Long és munkatársai, az Új-Mexikó Egyetem kutatói állították tanulmányukban, hogy a Neander-völgyiek kihalásuk előtt keveredhettek a mai ember ősével, és szaporodóképes utódokat hozhattak létre.

A keveredés kérdésére - és több más evolúciós rejtélyre - azonban csak a két faj genomszerkezetének összehasonlítása adhat egyértelmű választ. Erre most adódott először komolyabb lehetőség. Svante Pääbo és Richard E. Green, a lipcsei Max Planck Evolúciós Antropológiai Intézet kutatóinak vezetésével, számos intézet kutatóinak közreműködésével sikerült meghatározni a Neander-völgyiek sejtmagi (nukleáris) genomja nagyjából 60 százalékának szekvenciáját (azaz a DNS bázissorrendjét). A kutatók eredményeikről a Science folyóirat legújabb számában megjelent cikkükben számolnak be.

A mitokondriális genomtól a sejtmag örökítő anyagáig

A kutatócsoport 2006 óta dolgozik a genom elemzésén. Első nagy eredményüket 2008-ban érték el, amikor sikerült meghatározniuk a Neander-völgyiek mitokondriális DNS-ének szerkezetét. (A mitokondrium a sejt energiaellátásában fontos szerepet betöltő sejtszervecske, amely a sejtmagétól független, önálló, de kis méretű, kör alakú DNS-sel rendelkezik.) Tavaly jelentették be a kutatók, hogy elkészült a Neander-völgyiek sejtmagjában lévő örökítőanyag szerkezetének első nyers szekvenciája.

Az elemzéshez használt csontmaradványok

A most publikált elemzésekhez a kutatók a horvátországi Vindija-barlangból származó, három nőhöz tartozó 38 000 éves csontdarabból vették a mintákat. A vizsgálatokhoz összesen 400 milligramm anyagot használtak föl, amelyet fogorvosi fúróval csiszoltak le. Az elemzések folyamán a lehető legnagyobb mértékben törekedtek arra, hogy kiszűrjék az idegen DNS-szennyeződést. A mintákat nagy tisztaságú laboratóriumokban vizsgálták, és a mai emberektől, illetve a különböző baktériumoktól származó DNS-szennyeződést speciális eljárásokkal távolították el. A többször ismételt szekvenálás is hozzájárult az eredmények pontosságához.

Emberi evolúció a genom-összehasonlítások tükrében

A humán genom, valamint a Neander-völgyiek és az emberszabású majmok genomjának összehasonlítása segít azoknak a tulajdonságoknak a felderítésében, amelyek elválasztják a modern embereket a többi homininától. A Neander-völgyi genom felhasználható azon változások számba vételére, amelyek az utóbbi néhány százezer évben rögzültek (azaz változatlanok egy populáción vagy fajon belül) a modern emberekben. Segítséget nyújthat azon gének meghatározásához is, amelyeket pozitív szelekciós hatás ért azóta, amióta az emberek elváltak a Neander-völgyiek fejlődési vonalától.

A kutatók a Neander-völgyi ember, valamint a csimpánz genomszekvenciáját a világ öt különböző táján (Franciaország, Dél- és Nyugat-Afrika, Kína és Pápua Új-Guinea) élő ember genomszekvenciájával hasonlították össze. Olyan DNS-régiókat kerestek, amelyek megtalálhatók a mai emberekben, de hiányzik a Neander-völgyiekből, illetve olyanokat, amelyekben nagy gyakorisággal fordulnak elő nemrég evolválódott szekvenciák. Ezek a régiók olyan mutációk jelenlétét jelzik, amelyek az emberek és a Neander-völgyiek szétválása után keletkeztek és terjedtek el, ezért hozzájárulhattak a modern emberekre jellemző vonások létrejöttéhez.

Fontosabb Neander-völgyi lelőhelyek és a leletek kora

Green és munkatársai ezzel az összehasonlító megközelítéssel 20 régiót választottak ki, amelyek pozitív szelekció révén hatással lehettek a modern emberek evolúciójára. A 20 régióból öt fehérjét nem kódoló géneket tartalmaz, tehát valószínűleg szerkezeti vagy szabályozó elemekből áll. A fennmaradó 15 régióban az anyagcserében, a kognitív (gondolkodással kapcsolatos) fejlődésben és a koponya fejlődésében szerepet játszó géneket határozott meg a kutatócsoport. Ez is arra utal, hogy e folyamatoknak a megjelenése fontos lehetett a modern emberek evolúciója szempontjából.

A kutatók azt is felderítették, hogy a Neander-völgyiek genomja mintegy 1-4 százalékban azonos a nem afrikai emberekével. Ez arra utal, hogy a Neander-völgyiek az Afrikából való kirajzás után kereszteződhettek a mai emberek őseivel. A legvalószínűbb, hogy ez a kereszteződés valahol a Közel-Keleten történt, mielőtt az emberek szétrajzottak volna Európa, illetve Ázsia felé. A kereszteződés mértéke azonban csak nagyon korlátozott lehetett.

Fölvetődhet a kérdés, mennyire megalapozottak ezek a következtetések azt figyelembe véve, hogy a Neander-völgyi genom "nyers" szekvenciájának még csupán kevesebb mint kétharmadát ismerték meg a kutatók. Svante Pääbo egy interjúban úgy nyilatkozott, nem gondolja, hogy alapvetően meg kellene változtatni jelenlegi elképzeléseiket, ha teljesen elkészül a genomszekvencia. A kutatócsoport célja természetesen az, hogy meghatározza a Neander-völgyi genom eddig ismeretlen részeit is, így még többet tudunk majd meg magunkról és legközelebbi rokonunkról.

Forrás: Science/AAAS