Svante Paabo: DNK tragovi do našeg unutarnjeg neandertalca

Objavom rezultata goleme, svjetske studije, genetičar Svante Paabo pokazuje DNK dokaz da su se rani ljudi parili s neandertalcima nakon što smo se preselili u Afriku. (Da, mnogi od nas u sebi imaju neandertalski DNK.) Također pokazuje kako je sićušna kost iz malog prsta dovoljna da bi se identificirala cijela nova ljudska vrsta.

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)