gränser för unga sinnen

introduktion

När du korsar ett lejon med en tiger får du en liger. Dessa stora djur är i allmänhet sterila, vilket innebär att de inte kan ha avkomma. Under lång tid trodde forskare att avkommor från kors mellan olika arter—kallade hybrider—alltid var sterila. Men ytterligare forskning visade att vissa hybrider kan ha sina egna avkommor. År 1943 hade en liger till exempel ungar med ett lejon i den tyska Hellabrunn Zoo., När hybrider interbreed med en av sina föräldraarter, såsom liger och lejonet i Tyskland, Kan DNA strömma från en art till den andra. Denna process är känd som introgression .

Introgression förklarar hur människor fick lite Neandertal DNA. Under lång tid bodde människor bara på de afrikanska savannerna. För ungefär 45 000 år sedan lämnade de Afrika och migrerade till Europa, där de kom i kontakt med en annan människoliknande art-Neanderthals (Homo neanderthalensis). Neanderthals såg inte väldigt annorlunda ut än människor., De var lite kraftigare, hade längre armar och hade en slående panna ås ovanför ögonen (Figur 1A). Vissa människor hade barn med dessa Neanderthals. När barnen växte upp hade de egna barn. Och så vidare. Blandningen av dessa två mänskliga arter resulterade i introgression, utbyte av DNA. Eftersom människor och Neanderthals bara hade barn utanför Afrika, hittar du inte Neanderthal DNA i dagens afrikanska folk. Men i resten av världen har människor cirka 3% Neandertal DNA.,

blandningsfärger

men varför har de flesta bara ca 3% Neandertal DNA? DNA från de första humana neandertalhybriderna var 50% humant och 50% Neandertal. Om dessa hybrider hade barn med en människa, skulle andelen Neandertal DNA sjunka till cirka 25%. I nästa generation skulle andelen halveras igen. Vid något tillfälle gick neanderthalerna utdöda. Vi vet fortfarande inte exakt varför. Konsekvensen av denna utrotningshändelse var att människor bara kunde få barn med andra människor., Ingen ny Neandertal DNA kunde läggas till det mänskliga genomet, och andelen Neandertal DNA minskade till 3% Vi ser idag.

Du kan jämföra detta scenario med att blanda färg i två färger. Låt oss säga att du häller gul (Neanderthal) och röd (mänsklig) färg i en stor hink. Resultatet är en orange blandning, som representerar den första Human-Neanderthal hybrid. När du lägger till mer röd färg blir blandningen mer och mer röd över tiden. Med andra ord blir DNA mer och mer mänskligt över tiden, eftersom människor har barn med andra människor.,

om vi gör matten kan vi se att vi når 3% Neandertal DNA i cirka fem generationer av människor som odlar med andra människor. I varje generation halveras andelen Neandertal DNA och minskar enligt följande: 50-25-12, 5-6, 25-3, 125 (Figur 1b). Låt oss anta att en generation är lika med 25 år, den ålder då människor kan ha barn. Då borde människor ha nått 3% Neandertal DNA på cirka 125 år (5 × 25). Men människor och Neanderthals Parade mer än 40.000 år sedan! Det är en stor skillnad. Andelen Neandertal DNA bör vara mycket, mycket lägre., För att förstå varför vi inte har förlorat allt Neandertal DNA behöver vi lära oss om ett annat koncept: adaptiv introgression.

svarta vargar

för att förstå adaptiv introgression kommer vi att resa till Nordamerika, där vargar av vargar strövar skogarna. Om du tittar på naturdokumentärer kanske du har märkt att dessa vargar oftast har grå päls. Men perceptiva forskare observerade att det fanns några vargar med mörkare päls. Var kom den mörka pälsen ifrån? Forskarna studerade DNA hos dessa vargar och upptäckte att den mörka pälsen orsakades av en viss variant av en gen., Överraskande har vargar normalt inte denna variant av genen. Men hundar gör! Ytterligare analyser visade att hundar och vargar tidigare hade valpar tillsammans. Blandningen av dessa två arter ledde till utbyte av DNA, inklusive variantgenen som gav vargar mörkare päls . På grund av denna mörkare nyans var dessa vargar bättre kamouflerade i skogen, vilket gjorde dem bättre jägare. Utbytet av DNA—eller introgression—hjälpte vargarna att anpassa sig till sin miljö. Det är därför denna process kallas adaptiv introgression., Individer med mörkare päls överlevde bättre än sina gråa vänner och hade fler valpar. Dessa valpar såg ut som sina föräldrar och hade också mörkare päls. Med tiden blev den genetiska varianten för mörkare päls vanlig i befolkningen (Figur 2). Evolutionsbiologer säger att det mörka pälsegenskapet var föremål för naturligt urval. Om vi återvänder till analogi med att blanda två färger av färg, kan du jämföra en fördelaktig genetisk variant som mörk päls med en hård blob av gul färg. Oavsett hur mycket röd färg du lägger till, kommer den gula fläcken inte att blanda, den fortsätter att sväva runt i den röda blandningen.,

fördelaktiga Neandertalgener

samma adaptiva introgression hände med Neandertal DNA., Vissa gener visade sig vara till hjälp för människor och försvann inte från det mänskliga DNA. Den 3% Neanderthal DNA kan jämföras med flera gula blobbar som flyter runt i den röda människa-färg. Vilka anpassningar gav dessa Neandertala gener oss? Forskare gör en katalog över alla de fördelaktiga gener vi fått från Neanderthals . Låt oss ta en titt på några av dessa gener. Genen mikrocefalin (MCPH1) säkerställer till exempel att hjärnans utveckling går enligt plan., Kanske gjorde den här Neanderthalgenen människor smartare och bättre kunna överleva i outforskade territorier. Andra Neandertalgener, såsom olfaktorisk receptor 12D3 (OR12D3), är viktiga för matsmältningen. Människor som anlände till Europa konfronterades med alla typer av ny mat. Generna från Neanderthals hjälpte dem att snabbt anpassa sig till en ny diet. Vissa gener kan till och med ha ändrat formen på våra tänder!

flera gener som människor fick från Neanderthals verkar också spela en roll i immunsystemet och skydda oss mot vissa sjukdomar., Dessa gener gör proteiner som söker människokroppen för skadliga bakterier och virus. När de stöter på en, de fånga den och se till att det inte gör någon mer skada på kroppen. Detta liknar en polis som patrullerar gatorna letar efter brottslingar och sätta dem i fängelse. När människor kom till Europa mötte de många nya sjukdomar som inte förekommer i Afrika. Deras kroppar var inte bekanta med dessa sjukdomar och de blev sjuka snabbt., Neandertalerna hade dock klarat av dessa sjukdomar i tusentals år och deras DNA hade rätt gener för att bekämpa de virus och bakterier som orsakade dessa europeiska sjukdomar. När människor fick Neandertal DNA fick de också generna för att bekämpa de nya virusen och bakterierna. Man kan säga att människor har ett team av poliser som är bekanta med brottslingarna i området. Det gjorde det lättare att fånga brottslingar och sätta dem i fängelse. Som du kan se från dessa exempel har Neanderthalgenerna i vårt DNA varit till stor hjälp.,

slutsats

Så, om du inte är Afrikansk, innehåller ditt DNA en skvätt Neandertalgener. Dessa gener fastnat runt eftersom de var förmodligen fördelaktigt för människor, hjälpa våra arter överleva till idag. Ser tillbaka, det kan ha varit bra att våra avlägsna förfäder hade barn med Neanderthals. Och om du tänker på det, gick Neanderthals aldrig utdöda – de lever vidare i moderna människors DNA.

ordlista

Hybrid: en korsning mellan två olika arter.

Introgression: utbyte av DNA mellan arter genom hybridisering.,

naturligt urval: den evolutionära processen genom vilken organismer med gynnsamma egenskaper är mer benägna att reproducera. På så sätt överför de dessa egenskaper till nästa generation. Med tiden tillåter denna process organismer att anpassa sig till sin miljö.

anpassning: ett drag som ökar en individs överlevnad och reproduktion jämfört med andra individer i befolkningen.,

intressekonflikt uttalande

författaren förklarar att forskningen genomfördes i avsaknad av kommersiella eller finansiella relationer som kan tolkas som en potentiell intressekonflikt.

Arnold, M. L. 2006. Evolution Genom Genetisk Utbyte. New York, NEW york: Oxford University Press.