Съвременните хора са еволюционно оцелели , процъфтяващи поколение след поколение, докато нашите древни роднини са измрели. Сега, ново изследване на химията на мозъка ни предполага, че ензим, уникален за Homo sapiens, може да ни е направил по-ефективни в търсенето на вода от най-близките ни изчезнали роднини.
Преди около 600 000 години съвременните хора генетично се отклоняват от линията, която е дала неандерталците и денисованците – нашите най-близки братовчеди в родословното дърво на човешкия вид. В някакъв момент след разделянето, ензим, наречен аденилосукцинат лиаза, или ADSL, еволюира, за да бъде различен при Homo sapiens. Във веригата от 484 аминокиселини на ензима, една аминокиселина на позиция 429, наречена аланин, е заменена с валин. Това е малка промяна, но тя произвежда версия на ADSL, която само съвременните хора притежават.
Ензимът е ключов компонент в производството на пурин, градивен елемент на ДНК и РНК. Когато ADSL липсва при съвременните хора, това може да доведе до поведенчески аномалии като хиперактивност и агресивност. Учените изследваха как нашето поведение може да бъде повлияно от тази промяна в една единствена аминокиселина. Тяхното изследване беше публикувано на 4 август в списание PNAS .
„Разкриването на това как малки генетични промени от древното ни минало са помогнали за оформянето на мозъчни черти, които ни правят хора, е вълнуващо“, каза водещият автор на изследването д-р Сян-Чун Джу, постдокторант в звеното за човешка еволюционна геномика в Японския институт за наука и технологии „Окинава“.
„Изучаването на древния ни произход е като сглобяване на гигантски пъзел, където всяка генетична промяна в нашите предци може да ни даде представа за това как са еволюирали нашите мозъци и поведение“, каза Джу пред CNN в имейл.
Афинитет към водата
По-ранни изследвания показват, че вариацията на ADSL при съвременните хора прави ензима по-малко стабилен и по-неефективен в производството на пурини. За сравнение, оригиналната версия на ADSL, носители на неандерталците и денисовците, е по-ефективна при синтезирането на определени протеинови молекули. При Homo sapiens тези молекули се натрупват в органи – особено в мозъка.
За да разберат как това може да повлияе на поведението, изследователите проведоха експерименти с мишки; някои от тях бяха генетично модифицирани, за да носят по-неефективната версия на ADSL, имитираща човешкия ADSL. Те тестваха тези „хуманизирани“ мишки, заедно с контролна група от непроменени мишки, като първо постепенно ограничиха достъпа им до вода в продължение на 12 дни, а след това направиха водата достъпна, сигнализирана от наличието на звук и светлина. Учените откриха, че женските мишки с човешкия вариант на ензима посещават зоната за дозиране на вода по-често, когато са жадни.
Може би, предположиха учените, тази по-неефективна
версия на ADSL е оказала положително въздействие върху достъпа до вода, увеличавайки конкурентоспособността на Homo sapiens за този жизненоважен ресурс.
Във втора линия на изследване, изследователите са разгледали съвременния човешки геном, фокусирайки се върху гена ADSL, който произвежда нашата уникална версия на ензима. Те са открили клъстер от генетични варианти, носени от поне 97% от съвременните хора, което прави ADSL още по-малко ефективен при експресирането на РНК, потенциално усилвайки въздействието му върху поведението. Местоположението на гена е в регион на генома, който е еволюционно предпочитан при хората, което подсказва, че тази промяна в експресията на ADSL е продължила да се предава, защото вероятно е предоставяла на хората известно предимство, съобщават авторите на изследването.
„Наистина е вълнуващо, че чрез подобни изследвания ние преминаваме отвъд идентифицирането на генетичните промени, които правят съвременните хора уникални, към разбирането как тези промени може да са оформили нашата уникалност“, каза д-р Маанаса Рагхаван, доцент по човешка генетика в Чикагския университет, който не е участвал в изследването.
„Това проучване повдига интригуващи възможности за това как нашите предци може да са получили предимство пред съвременници като неандерталците и денисовците в нестабилна среда с ограничени ресурси“, каза Рагхаван в имейл.
Съвременни хора: Последният оцелял вид хоминин
Първият пълен геном на неандерталец е секвениран през 2010 г. , а учените са секвенирали първия геном на денисован човек две години по-късно . Сравнявайки генетичните си данни с тези на съвременните хора, обхващащи Африка, Азия и Европа, учените идентифицират поведения, които може да са помогнали на съвременните хора да успеят, докато други видове хоминиди са изчезнали, съобщават изследователите.
„Това допълва картината, че много от промените, настъпили при съвременните хора, влияят на развитието и функционирането на мозъка ни“, каза Джу. „Това
е стъпка към разбирането на тези промени и евентуално как те могат да работят заедно.“
Разбира се, хората не са мишки и новите открития сами по себе си не могат да обяснят директно човешкото поведение, каза д-р Ингрида Домаркиене, старши изследовател в катедрата по човешка и медицинска генетика във Вилнюския университет в Литва. В допълнение към ADSL, съществуват приблизително 80 аминокиселинни варианта между Homo sapiens и неандерталците, добави тя.
„Това обаче не означава непременно, че тези промени сами по себе си са определили кои сме ние“, каза Домаркиене в имейл пред CNN, която изучава древна ДНК, но не е участвала в изследването. По-скоро вариациите в нашите аминокиселини може да са създали възможности, които в комбинация с други условия – като околна среда, интелигентност, устойчивост на болести и социална структура – са оформили еволюционния ни успех и са оставили съвременните хора като последния оцелял вид хоминин.
„Вярвам, че „самота“ на съвременните хора, по отношение на това, че са единственият оцелял род, е била определена от сложен набор от фактори – и до известна степен от случайност“, каза Домаркиене. „Резултатите от това проучване ни доближават до разбирането как сме се стигнали дотук.“
Според Джу, откритията повдигат други интригуващи въпроси относно връзката между ADSL и поведението. Учените все още не са сигурни как точните молекулярни и клетъчни механизми на ADSL оформят влиянието му върху човешкия мозък и не е известно защо експерименталните промени в ADSL са повлияли на поведението само на женски мишки.
„Може ли други поведения, които не са изследвани в това проучване, също да бъдат повлияни от тази промяна в аминокиселините?“, попита Джу. „Най-важното е какви биха могли да бъдат функционалните последици при хората? Това са въпроси, на които ние и други ще се опитаме да отговорим сега.“
Минди Вайсбергер е научен писател и медиен продуцент, чиито трудове са публикувани в Live Science, Scientific American и списание How It Works. Тя е автор на „ Възходът на зомби буболечките : Изненадващата наука за паразитния контрол на ума“ (Hopkins Press).
