Više neandertalci nego ljudi – Kako naše zdravlje zavisi od DNK davno nestalih predaka

Foto: frantic / Alamy / Alamy / Profimedia

Putovali su hiljadama kilometara preko Afrike i Bliskog istoka dok konačno nisu stigli do mračnih šuma novog kontinenta. Oni su davno nestali pripadnici našeg modernog ljudskog plemena, među prvim homo sapijensima koji su ušli u Evropu.

Tamo su se verovatno sreli sa svojim dalekim rođacima – neandertalcima. Ovi rođaci modernih ljudi su živeli u malim grupama, imali jake obrve, velike glave i zdepasta tela, i dugo su se prilagođavali na hladniji klimat Evrope. U nekoliko navrata tokom hiljada godina, ova dva oblika čoveka su se sretala i parila.

Preporučujemo

Desetinama hiljada godina kasnije, ti prastari susreti ostavljaju tragove u genetskom kodu milijardi ljudi koji žive danas. Zadržani geni imaju velike i male uticaje na nas – od izgleda do osetljivosti na bolest, piše Live Science.

„U nekim mestima u našem genomu, više smo neandertalci nego ljudi“, kaže Džošua Ejki, profesor integrativne genomike na Prinstonskom univerzitetu.

Prvi susret

Do pre 75.000 godina, ali verovatno od pre 250.000 godina, preci većine modernih Evroazijaca su prvi put stigli iz Afrike u Evroaziju, gde su se moderni ljudi sreli licem u lice sa neandertalcima, koji su delili zajedničkog pretka sa modernim ljudima stotinama hiljada godina ranije i otada živeli na ovim kontinentima. U više prilika tokom hiljada godina, grupe su se reproduktivno ukrštale.

Isprva su moderni ljudi nasledili čitave hromozome od neandertalaca. Međutim, od generacije do generacije, putem procesa genetske rekombinacije, ti nizovi DNK su bili prekinuti i preuređeni.

Neandertalska DNK je generalno bila „štetna“ po moderne ljude, što znači da je brzo odstranjena iz DNK modernih ljudi putem evolucije. To je proizvelo „pustinje neandertalske DNK“. Na primer, naučnici misle da Y hromozom kod muškaraca ne sadrži neandertalske gene. Možda geni na neandertalskom Y nisu bili kompatibilni sa drugim ljudskim genima ili su nasumično izgubljeni u procesu poznatom kao genetski drift.

Kod ljudi koji su nasledili neandertalsku DNK, X hromozom takođe sadrži mnogo manje neandertalskog nasleđa nego drugi, nepolni hromozomi. Verovatno zato što će bilo koja štetna ili nefunkcionalna mutacija na X hromozomu biti izražena kod muškaraca, jer im nedostaje odgovarajuća, funkcionalna kopija gena radi kompenzacije. To je verovatno stvorilo jak evolucioni pritisak da se takvi štetni neandertalski geni uklone.

Ipak, izvesna neandertalska DNK je pomogla modernim ljudima da prežive i da se razmnožavaju, pa je ostala u našim genomima. Neandertalska DNK danas zauzima u proseku 2% genoma ljudi izvan Afrike. Frekvencija neandertalske DNK, međutim, koja kodira u cilju korisnih odlika može biti čak 80% u nekim regionima genoma.

Fizički izgled

Za mnoge ljude, nasleđe neandertalaca je veoma vidljivo – u boji kože.

Varijantu neandertalskog gena na hromozomu 9, koji utiče na boju kože, nosi 70% Evropljana danas. Druga varijanta neandertalskog gena, kod većine ljudi iz istočne Azije, reguliše keratinocite, koji štite kožu od ultraljubičastog zračenja pomoću tamnog pigmenta zvanog melanin.

Varijante neandertalskih gena su takođe povezane sa većim rizikom od opekotina od sunca kod modernih ljudi. Oko 66% Evropljana ima neandertalski alel povezan sa povećanim rizikom od opekotina od sunca u detinjstvu i slabom sposobnošću kože da potamni.

Neandertalci su živeli hiljadama godina na većim geografskim širinama sa manje direktnog izlaganja Suncu, što je potrebno za proizvodnju vitamina D. Stoga su promene u biologiji kose i kože možda omogućile modernim ljudima da brzo iskoriste niže nivoe sunca proizvodeći i dalje dovoljno vitamina D.

Jedna od dobrih strana ukrštanja jeste da umesto čekanja na nove korisne mutacije, što je vrlo spor proces, uvodite masu genetskih mutacija odjednom, ubrzavajući evoluciju, kažu naučnici.

Osim toga, naši preci su morali da se prilagode na hladnije evroazijsko vreme. Da bi to uradili, možda su usvojili neandertalske gene koji utiču na oblik lica. U studiji iz 2023. otkriveno je da su moderni ljudi nasledili gene za dugačak nos od neandertalaca. Duži nos je možda omogućio da više hladnog vazduha bude zagrejano pre dolaska do pluća.

Unutrašnji sat

Neandertalska DNK je takođe možda pomogla homo sapijensu da se adaptira na veće razlike u dužini dana i noći na severnim geografskim širinama. Neandertalski geni utiču na naš cirkadni sat, koji reguliše interne procese kao što su telesna temperatura i metabolizam. Na primer, neki ranoranioci mogu da zahvale neandertalcima za svoje cirkadne gene.

Ovo je možda pomoglo našim precima da se prilagode na kraće zimske dane na većoj udaljenosti od ekvatora. Izgleda da nije bitno da li ste jutarnja osoba. Radi se o signalu koliko je vaš sat u suštini flesibilan i sposoban da se prilagodi na varijaciju u sezonskim ciklusima svetla i mraka.

Unutrašnja odbrana

Mnogi od zadržanih neandertalskih gena su vezani za imunsku funkciju.

Dok homo sapijens nije stigao u Evropu, neandertalci su se već stotinama hiljada godina borili protiv infekcija specifičnih za Evroaziju. Pareći se sa neandertalcima, moderni ljudi su dobili instant infuziju tih gena za borbu protiv infekcija.

Dok odavno nema mnogih od patogena zbog kojih su naši preci obolevali, neki od neandertalskih gena koji su pomagali u borbi protiv njih još deluju protiv modernih patogena. Na primer, studija iz 2018. je otkrila da su moderni ljudi nasledili neandertalsku DNK koja im pomaže u borbi protiv RNK virusa, grupe koja danas uključuje grip, HIV i hepatitis C.

Mračnija strana neandertalske DNK

Neki od neandertalskih gena koji su nekad pomagali našim precima mogu biti štetni za moderne ljude.

Neandertalski geni uglavnom nisu snažno izraženi u mozgu, što ukazuje da su bili snažno potisnuti tokom evolucije. Neandertalski geni su povezani sa poremećajima raspoloženja kao što je depresija i moždanim signalnim putanjama koje ljude čine sklonijima zavisnosti od nikotina.

Čak i imunska pomoć od neandertalaca možda ima lošu stranu. Godine 2016, otkriveno je da neandertalski geni koji pripremaju imunosistem za borbu protiv patogena mogu takođe učiniti ljude podložnijima alergijskim bolestima. Osim toga, neandertalski geni su povezani sa većim rizikom od autoimunskih bolesti, kao što su Grejvsova bolest, izazvana hiperaktivnom tiroidnom žlezdom, reumatoidni artiritis (zapaljenje zglobova) i čak „Vikinška bolest“, kad su jedan ili više prstiju iskrivljeni ili blokirani.

Jedna varijanta neandertalskog gena možda nas je učinila podložnijima teškom slučaju kovida-19. Ta varijanta, na hromozomu 3, prisutna je kod polovine ljudi iz južne Azije i kod šestine Evropljana. Međutim, situacija je komplikovana, pošto su drugi neandertalski geni, koje nosi skoro polovina ljudi u Evroaziji i Amerikama, povezani sa smanjenim rizikom od teškog kovida-19.

Ne postoje bolesti, ili osobine generalno, za koje možemo okriviti neandertalske gene. To je naročito tačno za neke od najvećih zdravstvenih problema kao što su srčane bolesti i kancer, u slučaju kojih desetine ili stotine gena, zajedno sa mnoštvom faktora životne sredine, utiču na rizik od oboljenja.

Foto: Neanderthal Museum, Germany

Šta će biti u budućnosti

Dakle, koliko dugo će ovi tragovi davno nestalih ljudi ostati u našim genomima? Tokom stotina hiljada godina, neki od ovih neandertalskih ostataka će biti postepeno eliminisani iz naših genoma. Neki će biti čvrsto ugrađeni.

U međuvremenu ima još mnogo toga da se nauči o uticaju neandertalaca. Nova genomska tehnologija kao što je CRISPR i genski inženjering će imati važnu ulogu u razumevanju načina na koji neandertalske sekvence doprinose ljudskim osobinama i bolestima. Otkrivanje šta ovi geni tačno rade može pomoći u razvoju tretmana za neka stanja.

Put gena, pak, nije bio jednosmeran. Naučnici takođe pokušavaju da utvrde kako je DNK modernih ljudi možda uticala na neandertalce i primenjuju metode veštačke inteligencije na drevne genome radi stvaranja detaljnije slike o tome kakvi su bili naši davno nestali rođaci.

Razumevanje uloge neandertalske DNK u našim genomima znači više od razumevanja našeg zdravlja. Ti delići DNK mogu nam otkriti šta nas čini jedinstvenima.

Neandertalska DNK je ušla u naše genome u bitnom dobu naše istorije, kad su naši preci prelazili u nove životne sredine. Proučavajući sudbinu tih delića DNK možemo saznati koje su bile funkcionalno važne oblasti u našem genomu tokom tog perioda.

(Telegraf Nauka/Live Science)