absztrakt
tudtad, hogy a legtöbb embernek körülbelül 3% neandervölgyi DNS-e van? Körülbelül 40 000 évvel ezelőtt az ősi embereknek és a neandervölgyieknek közös gyerekeik voltak. E két faj keveredése a DNS cseréjét eredményezte, amelyet a biológusok introgressziónak neveznek. Amikor a neandervölgyiek kihaltak, az embereknek csak más emberekkel lehetett gyerekük. Idővel a neandervölgyi DNS aránya csökkent,de körülbelül 3% marad., A neandervölgyi gének a genomjainkban ragadtak, mert hasznosak számunkra. A neandervölgyiek által kapott gének szerepet játszanak a test különböző részein, beleértve az agyat és az emésztőrendszert is. Ezek a neandervölgyi gének okosabbá tehették az embereket, és felgyorsították az új étrendhez való alkalmazkodásunkat. Számos neandervölgyi gén is részt vesz az immunrendszerben, és segít a káros vírusok és baktériumok elleni küzdelemben. Visszatekintve jó lehetett volna, hogy távoli őseink neandervölgyiek voltak. Génjeik segítettek fajunk túlélésében a mai napig.,
Bevezetés
amikor egy oroszlánt egy Tigrissel keresztez, egy ligert kap. Ezek a nagy állatok általában sterilek, ami azt jelenti, hogy nem lehetnek utódaik. Hosszú ideig a tudósok úgy gondolták, hogy a különböző fajok közötti keresztezésekből származó utódok—úgynevezett hibridek—mindig sterilek voltak. De további kutatások kimutatták, hogy egyes hibrideknek saját utódaik lehetnek. 1943-ban például egy ligernek kölykei voltak oroszlánnal a német Hellabrunn állatkertben., Amikor a hibridek az egyik szülői fajukkal, például a németországi ligerrel és az Oroszlánnal keresztezik egymást, a DNS az egyik fajból a másikba áramlik. Ezt a folyamatot introgressziónak nevezik .
az Introgresszió elmagyarázza, hogy az emberek hogyan szereztek néhány neandervölgyi DNS-t. Hosszú ideig az emberek csak az afrikai szavannákon éltek. Körülbelül 45 000 évvel ezelőtt elhagyták Afrikát, és Európába vándoroltak, ahol kapcsolatba kerültek egy másik emberszerű fajjal–a neandervölgyiekkel (Homo neanderthalensis). A neandervölgyiek nem nagyon különböztek az emberektől., Kicsit keményebbek voltak, hosszabb karjaik voltak, szemük felett feltűnő homlokgerincük volt (1a ábra). Néhány embernek gyerekei voltak ezekkel a neandervölgyiekkel. Amikor azok a gyerekek nőttek fel, voltak saját gyerekeik. És így tovább. E két emberi faj keveredése introgressziót, DNS-cserét eredményezett. Mivel az embereknek és a neandervölgyieknek csak Afrikán kívüli gyerekeik voltak, a neandervölgyi DNS-t nem fogják megtalálni a mai afrikai emberekben. A világ többi részén azonban az embereknek körülbelül 3% neandervölgyi DNS-e van.,
- 1.ábra – A) egy neandervölgyi kép a Londoni Természettudományi Múzeumban (UK) (Allan Henderson/CC BY 2.0 Flickr).
- (B) amikor egy ember neandervölgyi emberrel interbredelt, a kapott hibrid 50% – os humán DNS-t és 50% – os neandervölgyi DNS-t kapott. Ha ezeknek a hibrideknek emberi gyermeke volt, a neandervölgyi DNS aránya 25% – ra csökkent. A neandervölgyi DNS százalékos aránya az emberi gyermekvállalás minden egymást követő generációjában megfeleződött és a következőképpen csökkent: 50-25-12, 5-6, 25-3, 125.,
keverés festékek
de miért a legtöbb ember csak körülbelül 3% neandervölgyi DNS? Az első ember-neandervölgyi hibridek DNS-e 50% – ban ember és 50% – ban neandervölgyi volt. Ha ezeknek a hibrideknek emberi gyermeke lenne, a neandervölgyi DNS aránya körülbelül 25% – ra csökkenne. A következő generációban a százalékos arány ismét felére csökken. Egy bizonyos ponton a neandervölgyiek kihaltak. Még mindig nem tudjuk pontosan, miért. Ennek a kihalási eseménynek az volt a következménye, hogy az embereknek csak más emberekkel lehet gyerekük., Nem lehetett új neandervölgyi DNS-t hozzáadni az emberi genomhoz, és a neandervölgyi DNS aránya a ma látható 3% – ra csökkent.
összehasonlíthatja ezt a forgatókönyvet két színű festék keverésével. Tegyük fel, hogy sárga (neandervölgyi) és vörös (emberi) festéket öntünk egy nagy vödörbe. Az eredmény egy narancssárga keverék, amely az első ember-neandervölgyi hibridet képviseli. Ha több piros festéket ad hozzá, a keverék idővel egyre vörösebbé válik. Más szavakkal, a DNS idővel egyre inkább emberré válik, mivel az embereknek más emberekkel vannak gyerekeik.,
Ha a matematikát végezzük, láthatjuk, hogy az emberek körülbelül öt generációjában 3% neandervölgyi DNS-t érünk el más emberekkel. Minden generációban a neandervölgyi DNS százalékos aránya felére csökken, és az alábbiak szerint csökken: 50-25-12, 5-6, 25-3, 125 (1b ábra). Tegyük fel, hogy egy generáció egyenlő 25 év, az életkor, amikor az emberek lehet, hogy a gyerekek. Ezután az embereknek körülbelül 125 év alatt el kellett érniük a 3% neandervölgyi DNS-t (5 × 25). De az emberek és a neandervölgyiek több mint 40 000 évvel ezelőtt párosodtak! Ez nagy különbség. A neandervölgyi DNS százalékának sokkal, sokkal alacsonyabbnak kell lennie., Ahhoz, hogy megértsük, miért nem veszítettük el az összes neandervölgyi DNS-t, meg kell tanulnunk egy másik fogalmat: adaptív introgressziót.
fekete farkasok
az adaptív introgresszió megértéséhez Észak-Amerikába utazunk, ahol farkascsomagok járnak az erdőkben. Ha megnézed a természet dokumentumfilmjeit, Talán észrevetted, hogy ezek a farkasok többnyire szürke szőrrel rendelkeznek. De az észlelő tudósok megfigyelték, hogy vannak sötétebb szőrű farkasok. Honnan jött az a sötét szőr? A tudósok megvizsgálták ezeknek a farkasoknak a DNS-ét, és felfedezték, hogy a sötét szőrzetet egy gén egy bizonyos változata okozza., Meglepő módon a farkasok általában nem rendelkeznek a gén ezen változatával. De a kutyák igen! További elemzések azt mutatták, hogy a múltban a kutyáknak és a farkasoknak együtt voltak kölykeik. E két faj keveredése DNS-cseréhez vezetett, beleértve a variáns gént, amely sötétebb szőrzetet adott a farkasoknak . Ennek a sötétebb árnyéknak köszönhetően ezek a farkasok jobban álcázódtak az erdőben, jobb vadászokká téve őket. A DNS cseréje – vagy introgresszió-segített a farkasoknak alkalmazkodni a környezetükhöz. Ezért nevezik ezt a folyamatot adaptív introgressziónak., A sötétebb szőrű egyedek jobban túlélték szürke barátaiknál, és több kölyökkutyájuk volt. Ezek a kölykök úgy néztek ki, mint a szüleik, sötétebb szőrrel is rendelkeztek. Idővel a sötétebb szőrzet genetikai változata gyakori lett a populációban (2.ábra). Az evolúciós biológusok azt mondják, hogy a sötét szőrme vonása természetes szelekciónak volt kitéve. Ha visszatérünk a festék két színének keverésének analógiájához, összehasonlíthatunk egy olyan előnyös genetikai változatot, mint a sötét szőrzet, egy kemény sárga festékkel. Nem számít, mennyi vörös festéket ad hozzá, a sárga folt nem keveredik össze, folyamatosan lebeg a piros keverékben.,
- 2.ábra – a kutyákkal való hibridizáció miatt a farkasok megszerezték a fekete szőr genetikai változatát.
- ez a sötét kabátszín jobban álcázta a farkasokat az erdőben,így jobb vadászok. Azok a farkasok nagyobb valószínűséggel voltak kölykök. Idővel a sötétebb szőrzet genetikai változata gyakoribbá vált a populációban.
hasznos neandervölgyi gének
ugyanaz az adaptív introgresszió történt a neandervölgyi DNS-vel., Egyes gének hasznosnak bizonyultak az emberek számára, és nem tűntek el az emberi DNS-ből. A 3% – os neandervölgyi DNS-t több sárga folthoz lehet hasonlítani,amelyek a vörös emberfestékben lebegnek. Milyen adaptációkat adtak nekünk ezek a neandervölgyi gének? A tudósok katalógust készítenek az összes hasznos génről, amelyet a Neandervölgyiektől kaptunk . Vessünk egy pillantást néhány ezek a gének. Például a mikrocefalin (MCPH1) gén biztosítja, hogy az agy fejlődése a terv szerint haladjon., Talán ez a neandervölgyi gén okosabbá és jobbá tette az embereket, hogy túléljék a felderítetlen területeken. Más neandervölgyi gének, például a szaglási receptor 12d3 (OR12D3), fontosak az élelmiszer emésztéséhez. Az Európába érkező emberek mindenféle új élelmiszerrel szembesültek. A neandervölgyiek génjei segítettek nekik gyorsan alkalmazkodni egy új étrendhez. Néhány gén még a fogaink alakját is megváltoztatta!
úgy tűnik, hogy számos gén, amelyet az emberek a Neandervölgyiektől kaptak, szintén szerepet játszik az immunrendszerben, megvédve minket bizonyos betegségekkel szemben., Ezek a gének olyan fehérjéket hoznak létre, amelyek az emberi szervezetben káros baktériumokat és vírusokat keresnek. Amikor találkoznak eggyel, elfogják, és gondoskodnak róla, hogy ne okozzon több kárt a szervezetben. Hasonló a helyzet egy rendőrrel, aki bűnözőket keresve járőrözik az utcákon, és börtönbe juttatja őket. Amikor az emberek Európába érkeztek, sok új betegséggel találkoztak, amelyek nem fordulnak elő Afrikában. A testük nem ismerte ezeket a betegségeket, és gyorsan megbetegedtek., A neandervölgyiek azonban évezredek óta küzdöttek ezekkel a betegségekkel, és a DNS-ÜKNEK megfelelő génjeik voltak az Európai betegségeket okozó vírusok és baktériumok elleni küzdelemhez. Amikor az emberek neandervölgyi DNS-t kaptak, ők is megkapták a géneket az új vírusok és baktériumok elleni küzdelemhez. Azt lehet mondani, hogy az emberek kapott egy csapat rendőr ismeri a bűnözők a környéken. Ez megkönnyítette a bűnözők elfogását és börtönbe juttatását. Amint ezekből a példákból látható, a DNS-ben lévő neandervölgyi gének nagyon hasznosak voltak.,
következtetés
tehát, ha nem Afrikai, a DNS-e neandervölgyi géneket tartalmaz. Ezek a gének beragadtak, mert valószínűleg hasznosak voltak az emberek számára, segítve fajunkat a mai napig túlélni. Visszatekintve jó lehetett volna, hogy távoli őseink neandervölgyiek voltak. Ha belegondolunk, a neandervölgyiek soha nem haltak ki-a modern emberek DNS-ében élnek.
Glossary
Hybrid: a cross between two different species.
Introgression: a DNS cseréje A Fajok között hibridizáció útján.,
természetes szelekció: az evolúciós folyamat, amellyel a kedvező tulajdonságokkal rendelkező szervezetek nagyobb valószínűséggel reprodukálódnak. Ennek során ezeket a tulajdonságokat továbbadják a következő generációnak. Idővel ez a folyamat lehetővé teszi a szervezetek számára, hogy alkalmazkodjanak környezetükhöz.
adaptáció: olyan tulajdonság, amely növeli az egyén túlélését és reprodukcióját a populáció többi egyénéhez képest.,
összeférhetetlenségi nyilatkozat
a szerző kijelenti, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezték, amelyek potenciális összeférhetetlenségnek tekinthetők.
Arnold, M. L. 2006. Evolúció Genetikai Csere Révén. New York, NY: Oxford University Press.