Ludzie nadal ewoluują - prawdopodobnie szybciej niż kiedykolwiek wcześniej

Reklama

pt., 08/07/2020 - 11:45 -- AleksandraJ

Selekcja naturalna nie jest jedynym czynnikiem decydującym o ludzkiej ewolucji.

Dzięki możliwościom współczesnej medycyny, które utrzymuje nas przy życiu, bardzo łatwo założyć, że ludzka ewolucja się zatrzymała. Lepsza opieka medyczna zaburza kluczowe znaczenie siły napędowej ewolucji poprzez utrzymywanie niektórych ludzi przy życiu na tyle długo, że mogą oni przekazać dalej swoje geny. Jeżeli jednak spojrzymy na tempo ewolucji naszego DNA zauważymy, że ludzka ewolucja wcale się nie zatrzymała - być może wręcz przyśpieszyła.

 

Ewolucja jest stopniową zmianą DNA danego gatunku która dzieje się na przestrzeni wielu pokoleń. Może ona zachodzić poprzez naturalną selekcję, gdy dane cechy pomagają organizmowi przetrwać lub rozmnażać się. Przez to jest bardziej prawdopodobnym, że takie mutacje zostaną przekazane następnym pokoleniom zwiększając tym samym wzrost częstotliwość pojawiania się ich w populacji. Stopniowo te mutacje oraz powiązane z nimi cechy stają się coraz powszechniejsze w całej grupie.

Uważnie przyglądając się globalnym badaniom naszego DNA możemy dostrzec dowody na to, że naturalna selekcja już dokonała pewnych zmian i wciąż to robi. Mimo że współczesna medycyna uwolniła nas od wielu przyczyn zgonów, w krajach pozbawionych dostępu do dobrej opieki zdrowotnej populacje nadal ewoluują. Ludzie, którzy przeżyli wybuchy epidemii chorób zakaźnych są czynnikiem napędzającym naturalną selekcje poprzez przekazywanie potomstwu swojej genetycznej odporności. Nasze DNA wykazuje niedawną selekcje odporności na śmiertelne choroby takie jak gorączka Lassa i malaria. Selekcja stanowiąca odpowiedź na malarie wciąż trwa w regionach, w których ta choroba nadal pozostaje powszechna.

Ludzie dostosowują się również do swojego środowiska. Mutacje pozwalające ludziom mieszkać na dużych wysokościach stały się bardziej powszechne w populacjach Tybetu, Etiopii i Andów. Rozprzestrzenianie się mutacji genetycznych w Tybecie jest najprawdopodobniej najszybszą przemianą ewolucyjną ludzi, która nastąpiła w przeciągu ostatnich 3 tysięcy lat. Ten gwałtowny wzrost częstotliwości występowania zmutowanego genu zwiększającego zawartość tlenu we krwi daje lokalnym mieszkańcom przewagę umożliwiającą przetrwanie na większych wysokościach a co za tym idzie więcej dzieci, które są w stanie przeżyć.

Dieta jest kolejnym źródłem adaptacji. Dane z DNA Eskimosów wykazują niedawną adaptacje która pozwala im doskonale radzić sobie żywiąc się dietą bogatą w tłuszcz arktycznych ssaków. Badania wykazały również, że selekcja naturalna wspierająca mutacje pozwalającą dorosłym produkowanie laktazy – enzymu, który rozkłada cukry występujące w mleku - jest powodem, dla którego niektóre grupy ludzi mogą trawić mleko nawet po odsadzeniu. Potrafi to 80% populacji północno-zachodniej Europy, ale w niektórych częściach Azji, gdzie picie mleka nie jest tak powszechne normą jest nietolerancja laktozy. Podobnie jak ta dotycząca mieszkania na dużych wysokościach, selekcja umiejętności trawienia mleka wyewoluowała w ludziach nie jeden raz i może być jedną z najsilniejszych selekcji, które miały miejsce w ostatnim czasie.

Możemy również adaptować się do niezdrowych diet. Pewne badanie rodzinnych zmian genetycznych w USA w XX wieku wykazało istnienie selekcji obniżonego ciśnienia krwi i poziomu cholesterolu które mogą być podnoszone przez współczesną dietę do śmiertelnie niebezpiecznego poziomu.

Mimo tych wszystkich zmian selekcja naturalna obejmuje tylko około 8% naszego genomu. Według teorii neutralnej ewolucji mutacje występujące w reszcie genomu mogą swobodnie i losowo zmieniać częstotliwość występowania w populacjach. Jeśli selekcja naturalna jest osłabiona mutacje, które normalnie byłyby przez nią wyeliminowane nie są usuwane wystarczająco efektywnie przez co może zwiększyć częstotliwość ich występowania a co za tym idzie tempo ewolucji.

Jednakże neutralna ewolucja nie wyjaśnia, dlaczego pewne geny ewoluują szybciej niż inne. Możemy zmierzyć szybkość ewolucji genu poprzez porównanie ludzkiego DNA z DNA innych gatunków co również pozwala nam stwierdzić które geny ewoluują w szybkim tempie wyłącznie u ludzi. Jednym z takich genów jest ludzki region przyśpieszony 1 (HAR1) który jest niezbędny do rozwoju ludzkiego mózgu. Losowy odcinek ludzkiego DNA jest na ogół w 98% identyczny z odcinkiem należącym do szympansa, ale HAR1 ewoluuje tak szybko, że tylko już 85% jest podobne.

Choć naukowcy widzą, że te zmiany zachodzą - i to jak szybko to robią - wciąż nie rozumiemy w pełni, dlaczego szybka ewolucja dotyczy tylko niektórych genów. Początkowo uważano, że jest to wyłącznie wynikiem selekcji naturalnej, lecz teraz wiemy, że nie zawsze jest to prawdą.

Ostatnio uwaga skupiła się na konwersji genów która zachodzi, gdy nasze DNA jest przekazywane poprzez spermę i jajeczka. Tworzenie tych komórek płciowych polega na rozbijaniu cząsteczek DNA, rekombinowaniu ich a następnie naprawianiu pęknięcia. Jednakże naprawy cząsteczkowe mają tendencje do następowania w sposób stronniczy.    

Cząsteczki DNA składają się z czterech baz chemicznych znanych jako C, G, A i T. Proces naprawy ma tendencje do użycia baz C i G a nie A i T. Nie jest jasne, dlaczego ta tendencja istnieje, ale powoduje ona, że G i C stają się bardziej powszechne.

Zwiększone występowanie G i C w miejscach regularnej naprawy DNA powoduje ultraszybką ewolucję części naszego genomu, proces często mylony z naturalną selekcją, gdyż oba powodują gwałtowną zmianę DNA jedynie w wybranych miejscach. Około jedna piąta z naszych szybko ewoluujących genów, w tym HAR1, zostało dotkniętym tym procesem. Gdy zmiany CG są szkodliwe zazwyczaj naturalna selekcja się im sprzeciwia. Jeżeli jednak selekcja jest osłabiona ten proces może trwać nie będąc kontrolowanym co może prowadzić do przyspieszenia ewolucji naszego DNA.

 

Samo tempo ludzkich mutacji również może się zmieniać. Głównym źródłem mutacji mających miejsce w ludzkim DNA jest proces podziału komórek który wytwarza plemniki. Im starsi stają się mężczyźni tym więcej mutacji pojawia się w ich nasieniu. Jeśli więc ich wkład w pulę genów ulegnie zmianie – na przykład z powodu odkładania w czasie decyzji o posiadaniu dzieci – tempo mutacji również się zmieni. Wyznacza to tempo ewolucji neutralnej.

Fakt, że ewolucja nie rozwija się jedynie poprzez naturalną selekcje udowadnia, że proces ten prawdopodobnie nigdy się nie zatrzyma. Uwolnienie naszych genomów spod presji selekcji naturalnej pozwala im brać udział w innych ewolucyjnych procesach co bardzo utrudnia nam przewidzenie tego jak będą wyglądać ludzie przyszłości. Niewykluczone jednak, że przez ochronę jaką zapewnia nam współczesna medycyna pojawi się więcej problemów genetycznych z którymi będą musiały zmierzyć się przyszłe pokolenia.

Autor: 
Laurence D. Hurst, tłum. Natalia Chrypliwy
Dział: 

Reklama