Frontiers for Young Minds (Polski)

wprowadzenie

gdy skrzyżujesz lwa z tygrysem, otrzymasz liger. Te duże zwierzęta są na ogół sterylne, co oznacza, że nie mogą mieć potomstwa. Przez długi czas naukowcy uważali, że potomstwo z krzyżówek różnych gatunków—zwanych mieszańcami—zawsze było sterylne. Jednak dalsze badania wykazały, że niektóre hybrydy mogą mieć własne potomstwo. Na przykład w 1943 roku liger miał Młode z lwem w niemieckim Zoo Hellabrunn., Kiedy mieszańce krzyżują się z jednym z ich rodzicielskich gatunków, takich jak liger i lew w Niemczech, DNA może przepływać z jednego gatunku do drugiego. Proces ten znany jest jako introgresja .

Introgresja wyjaśnia, w jaki sposób ludzie uzyskali DNA neandertalczyka. Przez długi czas ludzie żyli tylko na afrykańskich sawannach. Około 45 000 lat temu opuścili Afrykę i migrowali do Europy, gdzie zetknęli się z innym gatunkiem podobnym do człowieka-neandertalczykami (Homo neanderthalensis). Neandertalczycy nie wyglądali zbyt różnie od ludzi., Były nieco wytrzymalsze, miały dłuższe ramiona i miały uderzający grzbiet brwi nad oczami (ryc. 1a). Niektórzy ludzie mieli dzieci z tymi neandertalczykami. Kiedy te dzieci dorastały, miały własne dzieci. I tak dalej. Wymieszanie tych dwóch gatunków ludzkich prowadziło do introgresji, wymiany DNA. Ponieważ ludzie i neandertalczycy mieli dzieci tylko poza Afryką, nie znajdziesz DNA neandertalczyka u dzisiejszych Afrykańczyków. Jednak w pozostałej części świata ludzie mają około 3% DNA neandertalczyka.,

<|div>

mieszanie farb

ale dlaczego większość ludzi ma tylko około 3% neandertalskiego DNA? DNA pierwszych mieszańców człowiek-Neandertalczyk wynosiło 50% człowieka i 50% neandertalczyka. Gdyby te hybrydy miały dzieci z człowiekiem, procent DNA neandertalczyka spadłby do około 25%. W następnym pokoleniu odsetek ten ponownie zmniejszy się o połowę. W pewnym momencie neandertalczycy wyginęli. Nadal nie wiemy dokładnie dlaczego. Konsekwencją tego wymarcia było to, że ludzie mogli mieć dzieci tylko z innymi ludźmi., Żadne nowe DNA neandertalczyka nie może zostać dodane do ludzkiego genomu, a odsetek DNA neandertalczyka zmniejszył się do 3%, które widzimy dzisiaj.

można porównać ten scenariusz do mieszania farby w dwóch kolorach. Powiedzmy, że wlewasz żółtą (Neandertalską) i czerwoną (ludzką) farbę do dużego wiadra. Rezultatem jest pomarańczowa mieszanina, która stanowi pierwszą hybrydę człowieka-neandertalczyka. Gdy dodasz więcej czerwonej farby, mieszanka z czasem stanie się coraz bardziej czerwona. Innymi słowy, DNA staje się coraz bardziej ludzkie w czasie, jak ludzie mają dzieci z innymi ludźmi.,

Jeśli policzymy, zobaczymy, że osiągamy 3% DNA neandertalczyka w około pięciu pokoleniach ludzi rozmnażających się z innymi ludźmi. W każdym pokoleniu odsetek DNA neandertalczyka zmniejsza się o połowę i maleje w następujący sposób: 50-25-12, 5-6, 25-3, 125 (rysunek 1B). Załóżmy, że jedno pokolenie wynosi 25 lat, czyli wiek, w którym ludzie mogą mieć dzieci. Następnie ludzie powinni osiągnąć 3% DNA neandertalczyka w ciągu około 125 lat (5 × 25). Ale ludzie i neandertalczycy połączyli się ponad 40 000 lat temu! To duża różnica. Procent DNA neandertalczyka powinien być znacznie, znacznie niższy., Aby zrozumieć, dlaczego nie straciliśmy całego neandertalskiego DNA, musimy dowiedzieć się o innej koncepcji: adaptacyjnej introgresji.

Czarne Wilki

aby zrozumieć introgresję adaptacyjną, udamy się do Ameryki Północnej, gdzie stada wilków wędrują po lasach. Jeśli oglądasz filmy dokumentalne o naturze, być może zauważyłeś, że te wilki mają głównie szare futro. Ale spostrzegawczy naukowcy zaobserwowali, że istnieją pewne wilki z ciemniejszym futrem. Skąd się wzięło to ciemne futro? Naukowcy zbadali DNA tych wilków i odkryli, że ciemne futro zostało spowodowane przez konkretny wariant genu., Co zaskakujące, wilki zwykle nie mają tego wariantu genu. Ale psy tak! Dalsze analizy wykazały, że w przeszłości psy i wilki miały razem szczenięta. Mieszanie tych dwóch gatunków doprowadziło do wymiany DNA, w tym genu wariantowego, który dał wilkom ciemniejsze futro . Ze względu na ciemniejszy odcień wilki te lepiej kamuflowały się w lesie, czyniąc z nich lepszych myśliwych. Wymiana DNA—lub introgresja-pomogła wilkom dostosować się do ich środowiska. Dlatego proces ten nazywany jest adaptacyjną introgresją., Osobniki o ciemniejszym futrze przetrwały lepiej niż ich szare przyjaciółki i miały więcej szczeniąt. Szczenięta te wyglądały jak ich rodzice, a także miały ciemniejsze futro. Z czasem wariant genetyczny ciemniejszego futra stał się powszechny w populacji (ryc. 2). Biolodzy ewolucyjni twierdzą, że cecha ciemnego futra podlegała doborowi naturalnemu. Jeśli wrócimy do analogii mieszania dwóch kolorów farby, możesz porównać korzystny wariant genetyczny, taki jak ciemne futro z twardą plamą żółtej farby. Bez względu na to, ile czerwonej farby dodasz, żółta blob nie będzie się mieszać, wciąż unosi się w czerwonej mieszaninie.,

korzystne geny neandertalskie

ta sama introgresja adaptacyjna miała miejsce w przypadku DNA neandertalczyka., Niektóre geny okazały się pomocne dla ludzi i nie zniknęły z ludzkiego DNA. 3% DNA neandertalczyka można porównać z kilkoma żółtymi plamkami, które unoszą się w czerwonej ludzkiej farbie. Jakie adaptacje dostarczyły nam geny neandertalczyków? Naukowcy tworzą katalog wszystkich korzystnych genów, które otrzymaliśmy od neandertalczyków . Rzućmy okiem na niektóre z tych genów. Gen microcephalin (MCPH1), na przykład, zapewnia, że rozwój mózgu idzie zgodnie z planem., Być może Gen neandertalczyka sprawił, że ludzie byli mądrzejsi i bardziej zdolni do przetrwania na niezbadanych terytoriach. Inne geny neandertalskie, takie jak receptor węchowy 12D3 (OR12D3), są ważne dla trawienia pokarmu. Ludzie, którzy przybyli do Europy, mieli do czynienia z wszelkimi rodzajami nowego pożywienia. Geny neandertalczyków pomogły im szybko dostosować się do nowej diety. Niektóre geny mogły nawet zmienić kształt naszych zębów!

kilka genów, które ludzie otrzymali od neandertalczyków, również wydaje się odgrywać rolę w układzie odpornościowym, chroniąc nas przed niektórymi chorobami., Geny te wytwarzają białka, które szukają w organizmie człowieka szkodliwych bakterii i wirusów. Kiedy Go spotkają, chwytają go i upewniają się, że nie wyrządzi więcej szkód ciału. Jest to podobne do policjanta, który patroluje ulice w poszukiwaniu przestępców i wsadza ich do więzienia. Kiedy ludzie przybyli do Europy, napotkali wiele nowych chorób, które nie występują w Afryce. Ich ciała nie były zaznajomione z tymi chorobami i szybko zachorowały., Jednak neandertalczycy radzili sobie z tymi chorobami od tysięcy lat, a ich DNA miało odpowiednie geny do walki z wirusami i bakteriami, które spowodowały te europejskie choroby. Kiedy ludzie otrzymali neandertalskie DNA, dostali również geny do walki z nowymi wirusami i bakteriami. Można powiedzieć, że ludzie mają zespół policjantów zaznajomionych z przestępcami w okolicy. Ułatwiło to schwytanie przestępców i wsadzenie ich do więzienia. Jak widać na tych przykładach, geny neandertalskie w naszym DNA były bardzo pomocne.,

podsumowanie

Jeśli więc nie jesteś Afrykaninem, twoje DNA zawiera szczyptę genów neandertalskich. Te geny utknęły, ponieważ prawdopodobnie były korzystne dla ludzi, pomagając naszemu gatunkowi przetrwać do dnia dzisiejszego. Patrząc wstecz, mogło być dobrze, że nasi odlegli przodkowie mieli dzieci z neandertalczykami. I, jeśli się nad tym zastanowić, neandertalczycy nigdy nie wyginęli-żyją w DNA współczesnych ludzi.

Słowniczek

hybryda: krzyżówka dwóch różnych gatunków.

Introgresja: wymiana DNA między gatunkami za pomocą hybrydyzacji.,

selekcja naturalna: proces ewolucyjny, w którym organizmy o korzystnych cechach są bardziej narażone na rozmnażanie. W ten sposób przekazują te cechy następnemu pokoleniu. Z biegiem czasu proces ten pozwala organizmom dostosować się do ich środowiska.

adaptacja: cecha, która zwiększa przeżywalność i reprodukcję jednostki w porównaniu do innych osobników w populacji.,

Oświadczenie o konflikcie interesów

autor oświadcza, że badanie zostało przeprowadzone w przypadku braku jakichkolwiek relacji handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.

Ewolucja Poprzez Wymianę Genetyczną. Nowy Jork, NY: Oxford University Press.