Ono o čemu vam želim govoriti
je što možemo naučiti iz proučavanja genoma
živih ljudi
i izumrlih ljudi.
Ali prije no što to učinimo,
ukratko vas želim podsjetiti o onome što već znate:
da su naši genomi, naš genetički materijal,
pohranjeni u gotovo svim stanicama našeg tijela u kromosomima
u DNK formi,
što je ova poznata molekula dvostruke zavojnice.
I genetski materijal
je sadržan u obliku niza
od četiri baze
skraćene slovima A, T, C i G.
I informacija je tu dvostruka --
jedna na svakoj strani --
što je važno
zato što kada se stvore nove stanice, te strane se razdvoje,
nove strane se sintetiziraju sa starima kao predložak
u gotovo savršenom procesu.
Ali, naravno, u prirodi ništa nije
potpuno savršeno
pa se ponekad potkrade greška
i ugradi se krivo slovo.
I tada možemo vidjeti rezultat
takvih mutacija
kada usporedimo DNK niz
među nama u ovoj sobi na primjer.
Ako usporedim svoj genom s vašim genomom,
otprilike svakih 1.200 – 1.300 slova
će biti različito među nama.
I te mutacije se gomilaju
otprilike kao funkcija vremena.
Ako ovdje dodamo i čimpanzu, vidjet ćemo još više različitosti.
Otprilike jedno slovo na njih sto
će se razlikovati od čimpanze.
I onda, ako ste zainteresirani za povijest
komadića DNK, ili cijelog genoma
možete rekonstruirati povijest DNK
s onima čije razlike promatrate.
I općenito, naše ideje o ovoj povijesti opisujemo
u oblicima drveta poput ovog.
U ovom slučaju, veoma jednostavno.
Dvije ljudske DNK sekvence
se vraćaju do zajedničkog pretka relativno nedavno.
Još dalje je jedan kojeg dijelimo s čimpanzama.
I zbog toga mutacije
se događaju otprilike kao funkcija vremena,
možete pretvoriti ove razlike
u procjenu vremena
gdje će dvoje ljudi, tipično,
dijeliti zajedničkog pretka od prije pola milijuna godina
i sa čimpanzama,
bit će na redu od prije pet milijuna godina.
Ono što se sada dogodilo je da u posljednjih nekoliko godina
postoje tehnologije računanja
koje vam dozvoljavaju da vidite mnogo, mnogo dijelova DNK i to veoma brzo.
Tako sad u nekoliko sati možemo
odrediti cijeli ljudski genom.
Svatko od nas, naravno, sadrži dva ljudska genoma --
jedan od naših majki i jedan od naših očeva.
I dugi su otprilike tri milijarde takvih slova.
I otkrit ćemo da dva genoma u meni
ili jedan genom koji želimo iskoristiti
ima oko tri milijarde razlika
zbog toga.
I ono što također možete početi raditi
je da kažete kako se ove genetičke razlike
prikazuju diljem svijeta.
I ako to učinite,
pronaći ćete određenu količinu genetičkih varijacija u Africi.
A ako pogledate izvan Afrike,
zapravo ćete pronaći manje genetičkih varijacija.
To je iznenađujuće, naravno,
zbog toga što u Africi živi šest do osam puta manje ljudi
nego van Afrike.
Unatoč tome ljudi u Africi
imaju više genetičkih varijacija.
Štoviše, gotovo sve ove genetičke varijacije
koje vidimo izvan Afrike
imaju veoma usko povezane DNK sekvence
koje ćete pronaći i u Africi.
Ali ako pogledate u Africi
postoji sastavni dio genetske varijacije
koji nema usko povezane rođake izvan.
Dakle, model koji bi ovo objasnio
je da su dijelovi afričkih promjena, ali ne svi,
otišli i kolonizirali ostatak svijeta.
I zajedno s metodama koje bi datirale ove genetske razlike,
to nas je dovelo do uvida
da su se moderni ljudi --
ljudi koji se ne razlikuju bitno od vas i mene --
razvili u Africi relativno nedavno
prije 100 do 200.000 godina.
I kasnije, prije 100 i 50.000 godina,
otišli iz Afrike
ne bi li kolonizirali ostatak svijeta.
Ono što često volim reći
je da smo s genomske perspektive
svi Afrikanci.
Ili danas živimo u Africi
ili smo relativno nedavno prognani.
Druga posljedica
ovog nedavnog podrijetla modernih ljudi
je da su genetičke varijante
generalno raspodijeljene širom svijeta,
na mnogo mjesta,
i imaju tendenciju variranja poput gradijenata,
barem iz ptičje perspektive.
I s obzirom da postoji mnogo genetskih varijanti
i imaju različite takve gradijente,
to znači da ako odredimo DNK sekvencu --
genom iz jedne individue --
možemo prilično točno procijeniti
odakle ta osoba dolazi,
pod pretpostavkom da mu se roditelji ili bake i djedovi
nisu previše selili.
Ali znači li to,
kao što mnogi ljudi misle,
da postoje velike genetičke razlike među grupama ljudi --
na različitim kontinentima na primjer?
Pa, možemo također postaviti i ta pitanja.
Na primjer, postoji projekt koji pokušava
sekvencirati tisuće jedinki --
njihovih genoma -- iz raznih dijelova svijeta.
Poredali su 185 Afrikanaca
iz dvije populacije u Africi.
Poredak je otprilike jednak broju ljudi
u Europi i Kini.
I počinjemo govoriti o tome koliko varijacija nalazimo,
koliko slova koje variraju
u najmanje jednom od tih individualnih sekvenca.
I mnogo ih je: 38 milijuna promjenjivih pozicija.
Ali možemo upitati: Postoji li koja potpuna razlika
među Afrikancima i ne-Afrikancima?
Možda najveća razlika
koju bi većina od nas uopće zamislila da postoji.
A s potpunom razlikom --
i pritom mislim na razliku
gdje ljudi unutar Afrike na određenom mjestu,
gdje sve jedinke -- 100 posto -- imaju jedno slovo
i svi van Afrike imaju drugo slovo.
I odgovor na to među milijunima
tih razlika je da ne postoji nijedno takvo mjesto.
To može biti iznenađujuće.
Možda je jedna jedinka previđena ili tako nešto.
Možemo sniziti kriterije
i reći: Koliko mjesta nalazimo tamo
gdje 95 posto ljudi u Africi ima
jednu varijantu,
95 posto drugu varijantu
i taj broj je 12.
Dakle, to je veoma iznenađujuće.
To znači da kada gledamo ljude
i vidimo osobu iz Afrike
i osobu iz Europe ili Azije,
ne možemo ni za jedno mjesto u genomu sa stopostotnom sigurnošću
reći koju osoba nosi.
A samo za 12 mjesta
se možemo nadati da će biti 95 posto točni.
To može biti iznenađujuće,
zato što možemo, naravno, pogledati te ljude
i veoma lako reći odakle im dolaze preci.
To sada znači
da ta svojstva koja pogledamo
i tako spremno vidimo --
svojstva lica, boja kože, struktura kose --
nisu određena pojedinim genima s velikim efektima
već su određena s mnogo genetičkih varijanti
za koje se čini da variraju frekventno
među različitim dijelovima svijeta.
Postoji još jedna stvar s tim svojstvima
koja tako lako primjećujemo jedni na drugima
za koje smatram da su vrijedna razmatranja,
a to su u veoma doslovnom smislu,
one su zaista na površini našeg tijela.
To je ono što smo upravo rekli --
svojstva lica, struktura kose, boja kože.
Postoje također brojne značajke
koje variraju među kontinentima na način
da se moramo nositi s time kako metaboliziramo hranu koju jedemo
ili kako
se naš organizam bori s mikrobima
koji pokušavaju napasti naše tijelo.
Ali sve su to dijelovi našeg tijela
s kojima veoma direktno sudjelujemo s okolinom,
u veoma direktnom suočavanju, ako želite.
Lako je zamisliti
kako su naročito ti dijelovi naših tijela
brzo pali pod utjecaj selekcije iz prirode
i pomaknuli učestalost gena
koji su uključeni u njih.
Ali ako pogledamo druge dijelove tijela
s kojima nismo direktno u kontaktu s okolinom --
naše bubrege, našu jetru, naša srca --
nema načina na koji bismo rekli
samo gledajući te organe,
odakle su iz cijelog svijeta oni došli.
Dakle, postoji još jedna zanimljiva stvar
koja proizlazi iz spoznaje
da ljudi imaju zajedničko podrijetlo u Africi,
a kad su se ti ljudi pojavili
prije otprilike 100.000 godina,
nisu bili sami na planeti.
Bilo je drugih vrsta ljudi,
možda najpoznatiji -- Neandertalci --
robustan oblik ljudi,
s lijeve strane, u odnosu na
moderni ljudski kostur na desnoj strani --
koji su postojali u Zapadnoj Aziji i Europi
nekoliko stotina tisuća godina.
Dakle, zanimljivo pitanje je,
što se dogodilo kada smo se susreli?
Što se dogodilo s Neandertalcima?
Kako bi mogli odgovoriti na takva pitanja,
moja istraživačka skupina -- preko 25 godina --
radi na metodama za izdvajanje DNK
iz ostataka Neandertalaca
i izumrlih životinja
koje su stare desetke tisuća godina.
Dakle, to uključuje puno tehničkih problema
u tome kako izvući DNK,
kako ga pretvoriti u oblik koji možete sekvencirati.
Morate raditi vrlo pažljivo
kako bi izbjegli kontaminaciju eksperimenata
s vlastitom DNK.
A to, zahvaljujući metodama
koje omogućuju da se veliki broj molekula DNK jako brzo sekvencira,
nam je omogućilo da prošle godine
predstavimo prvu verziju genoma Neandertalca,
tako da bilo tko od vas
sada može pogledati na internetu genom Neandertalca,
ili barem onih 55 posto
što smo do sada uspjeli rekonstruirati.
A možete ga početi uspoređivati s genomom
ljudi koji žive danas.
I jedno pitanje
koje si možete postaviti
je što se dogodilo kada smo se susreli?
Jesmo li se pomiješali ili ne?
A jedan od načina kako postaviti to pitanje
je da pogledamo Neandertalca koji dolazi iz južne Europe
i da njegov genom usporedimo s genomom
ljudi koji žive danas.
To moramo učiniti
s parovima pojedinaca,
počevši s dva Afrikanca,
gledajući dva afrička genoma
i pronalazeći mjesta na kojima se razlikuju jedan od drugog,
u svakom slučaju se zapitati: Što je poput Neandertalca?
Je li sličan jednom ili drugom Afrikancu?
Mi bismo očekivali da neće biti razlike
jer Neandertalci nisu nikada bili u Africi.
Oni bi trebali biti jednaki, nemaju razloga biti bliži
jednom Afrikancu, a drugom ne.
I to je doista slučaj.
Statistički gledano, ne postoji razlika
u tome koliko Neandertalac odgovara jednom ili drugom Afrikancu.
Ali to je drugačije
ako ćemo sada gledati Europskog pojedinca i Afričkog.
Tako, značajno se češće,
Neandertalac podudara s Europljaninom
nego s Afrikancem.
Isto vrijedi i ako ćemo gledati kineskog pojedinca
u odnosu na afričkog,
Neandertalac će odgovarati kineskom pojedincu češće.
To je također iznenađujuće
jer Neandertalci nisu nikada bili u Kini.
Dakle, model koji smo predložili da ovo objasni
je taj kada su moderni ljudi otišli iz Afrike
negdje prije 100.000 godina
susreli su se s Neandertalcima.
To se vjerojatno dogodilo na Bliskom istoku,
gdje su Neandertalci živjeli.
Ako su se tada međusobno pomiješali,
onda su ti moderni ljudi
koji su postali preci
svih ljudi izvan Afrike,
nosili u sebi neandertalsku komponentu u genomu
i prenijeli ih ostatku svijeta.
Tako da danas, ljudi koji žive izvan Afrike
imaju oko 2.5 posto svoje DNK
koja potječe od Neandertalaca.
Imajući neandertalski genom
kao referentnu točku
te tehnologiju
kojom možemo gledati drevne ostatke
i ekstraktirati DNK,
možemo ih početi primjenjivati u drugim dijelovima svijeta.
A prvo mjesto gdje smo to učinili je u južnom Sibiru
u planinama Altai
u mjestu zvanom Denisova,
špilja u planini
gdje su arheolozi 2008. godine
pronašli komadić kosti --
ovo je kopija --
ustanovili su da pripada posljednjoj falangi
malog prsta čovjeka.
Bila je jako dobro očuvana
tako da smo mogli utvrditi DNK tog pojedinca,
čak u većoj mjeri
nego za Neandertalce,
i početi uspoređivati s genomom Neandertalca
i današnjih ljudi.
Otkrili smo da ta osoba
dijeli zajedničko podrijetlo za svoj slijed DNK
s Neandertalcima prije 640.000 godina.
I dalje, 800.000 godina prije
postoji zajedničko podrijetlo
s današnjim ljudima.
Dakle, ovaj pojedinac dolazi iz populacije
koja dijeli podrijetlo s Neandertalcima,
ali dalje u prošlosti imaju dugu povijest neovisnosti.
Ovu skupinu ljudi nazivamo,
koje smo prvi put opisali,
zahvaljujući malom komadiću kosti,
Denisovanci,
po mjestu gdje su prvi put opisani.
Tako za njih možemo postaviti
isto pitanje kao i za Neandertalce:
Jesu li se miješali s precima današnjih ljudi?
Ako postavimo to pitanje,
i usporedimo Denisovanski genom
s genomom ljudi diljem svijeta,
iznenađujuće,
ne možemo pronaći nikakav dokaz o Denisovanskom DNK
kod ljudi koji žive ni blizu Sibira.
Ali smo ga pronašli u Papui Novoj Gvineji
i na drugim otocima u Melaneziji te u Pacifiku.
Dakle, to vjerojatno znači
da su bili znatno prošireniji u prošlosti
jer ne smatramo da su preci Malezijanaca
bili u Sibiru.
Dakle, iz proučavanja
genoma izumrlih ljudi,
počinjemo si predočavati kako je svijet izgledao
u doba kada su moderni ljudi počeli dolaziti iz Afrike.
Na zapadu su bili Neandertalci,
na istoku su bili Denisovanci --
možda i druge vrste ljudi
koje još nismo opisali.
Ne znamo gdje su bile granice između tih ljudi,
ali znamo da je u južnom Sibiru,
bilo je i Neandertalaca i Denisovanaca
barem na neko vrijeme u prošlosti.
Zatim, moderni ljudi se pojavljuju u Africi,
dolaze iz Afrike, vjerojatno na Bliski istok.
Upoznaju Neandertalce, miješaju se s njima,
i nastavljaju se širiti diljem svijeta,
a negdje u jugoistočnoj Aziji,
susreću Denisovance te se miješaju s njima
i nastavljaju se širiti po Tihom oceanu.
A onda ti raniji oblici ljudi nestaju,
ali pomalo nastavljaju živjeti
u nekima od nas --
ljudi izvan Afrike imaju dva i pol posto
neandertalske DNK,
a ljudi u Melaneziji
imaju dodatnih otprilike pet posto
od Denisovanaca.
Znači li to onda da postoji
apsolutna razlika
između ljudi izvan i unutar Afrike
i da ljudi izvan Afrike
imaju ove stare komponente u svom genomu
od ovih izumrlih oblika ljudi,
a afrikanci ne?
Pa, ja ne mislim da je to slučaj.
Vjerojatno je da su se moderni ljudi
pojavili negdje u Africi.
Oni su proširili diljem Afrike i, naravno,
tamo je bilo starijih, ranijih oblika ljudi.
A budući da smo se miješali i drugdje,
poprilično sam siguran da će se jednoga dana,
kada ćemo možda imati genom tih,
ranijih oblika ljudi u Africi,
saznati da su se i oni međusobno pomiješali
s precima modernih ljudi ondje.
Da zaključimo,
što smo naučili iz proučavanja genoma
današnjeg čovjeka
i izumrlih ljudi?
Mi možda učimo mnogo stvari,
ali postoji jedna stvar koju je važno napomenuti,
a to je pouka da smo se uvijek miješali.
Miješali smo se s ranijim oblicima ljudi,
gdjegod smo ih susreli,
i miješamo se međusobno od tada.
Hvala vam na pozornosti.
(Pljesak)