Molekularne początki człowieka

Jako gatunek istoty ludzkie są nadzwyczaj do siebie podobne. Między DNA dwóch istot ludzkich z przeciwnych krańców kuli ziemskiej występuje mniej różnic niż między DNA dwóch goryli z tej samej afrykańskiej dżungli. Niemniej jednak grupy ludzi różnią się między sobą i naukowcy mają nadzieję zrozumieć na podstawie tych różnic, w jaki sposób staliśmy się tacy, jacy jesteśmy.

Jest kilka różnych sposobów podejścia do tego zagadnienia. Jednym z nich jest prześledzenie zapisów kopalnych istot ludzkich. Drugim, badanie najbardziej niedocenianej żyjącej skamieniałości na świecie – organizmu ludzkiego jako takiego. Ludzki DNA przedstawia sobą miliony lat nagromadzonej ewolucji, a my dopiero teraz zaczynamy uczyć się, jak je odkodowywać.

Podstawowa technika jest prosta do opisania, chociaż nie zawsze łatwa do wykonania. Fragmenty określonych odcinków DNA pochodzące od różnych ludzi są sekwencjonowane i analizowane pod względem różnic. Założenie jest takie, że im więcej jest różnic, tym dawniej żył ich wspólny przodek. Jeśli wprowadzimy informację o wielu ludziach do komputera, wyprodukuje on drzewo genealogiczne sięgające w przeszłość do momentu, gdy wszyscy oni mieli wspólnego przodka (technicznym określeniem na to jest „czas połączenia”).

W pierwszych próbach tego rodzaju analizy stosowano DNA struktur komórki ludzkiej, zwanych mitochondriami, przenoszonych tylko przez komórkę jajową, a wobec tego dziedziczonych jedynie po matce. Analiza ta doprowadziła do dość niefortunnej hipotezy, że wszyscy ludzie pochodzą od jednej kobiety (nazwanej stosownie Ewą) – co zostało uwidocznione na okładce magazynu „Newsweek”. Hipoteza ta opierała się na błędnej analizie danych i została w dużej mierze odrzucona. Dane mitochondrialnego DNA uzupełniane są teraz badaniami DNA jądra komórkowego. Przedstawię więc opis badań jądrowego DNA, aby przybliżyć sposób, w jaki odbywają się takie badania.

DNA w jądrze komórki ludzkiej jest posegregowany na dwadzieścia trzy oddzielne pary chromosomów. W chromosomie szóstym występuje odcinek DNA zawierający około pięćdziesięciu genów, które kodują różne białka ludzkiego układu odpornościowego. Gen każdego białka ulokowany jest w określonym miejscu DNA, lecz występować może w wielu różnych postaciach (podobnie jak na przykład gen odpowiadający za kolor oczu przybiera różne formy). Niektóre z genów układu odpornościowego mogą występować co najmniej w sześćdziesięciu różnych formach – to właśnie zdolność mieszania białek z tych genów nadaje układowi odpornościowemu jego elastyczność. Tak jak przy analizie mitochondrialnego DNA, naukowcy porównują jądrowy DNA od dwóch różnych osobników i liczą liczbę podstawień, jaką należałoby uczynić, by z jednego otrzymać drugi. Im więcej podstawień, tym dłuższy czas połączenia.

Geny układu odpornościowego człowieka wykazują dość zadziwiającą cechę charakterystyczną. W tych specyficznych genach być może znajdzie się więcej różnic między cząsteczkami DNA pochodzącymi od dwóch ludzi niż między DNA od każdego z nich i szympansa. Gdy wprowadzimy do komputera dane o genach układu odpornościowego, utworzymy drzewa genealogiczne, w których ostatni przodek mający ten sam gen żył 30 milionów lat temu, na długo przedtem, zanim ludzie oddzielili się od szympansów. Innymi słowy, sekwencje te weszły do genomu, zanim w ogóle pojawiła się rasa ludzka.

Możliwe jest zastosowanie teorii genetycznej do oszacowania, ilu osobników musi być w populacji, by utrzymać nie naruszoną tę wielką różnorodność form genów. Jeśli liczba osobników byłaby zbyt mała, niemożliwe byłoby utrzymanie się w populacji sześćdziesięciu różnych odmian genu przez więcej niż kilkaset pokoleń. Z faktu tego naukowcy wysnuwają wniosek, że przez ostatnich kilka milionów lat populacja ludzka składała się z około 100000 płodnych osobników z możliwymi „wąskimi gardłami”, gdy mogła kurczyć się do mniej więcej kilku tysięcy (dziwna wydaje się myśl, że kiedyś mogliśmy stanowić gatunek zagrożony!).

Z większości badań mitochondrialnego DNA (i niektórych badań DNA jądrowego) wynika, że ostatni wspólny przodek ludzi współczesnych żył między 100000 a 400000 lat temu, przy czym każda sekwencja DNA daje w tym zakresie trochę inny czas połączenia. To, że różne sekwencje DNA mogą dawać różne odpowiedzi na pytanie o wspólne pochodzenie, nie jest zaskakujące. Po pierwsze, należy oczekiwać, iż różne geny weszły w przeszłości do ludzkiej populacji w różnym czasie; na przykład jasne jest, że geny, którymi rdzenni Amerykanie różnią się od swych azjatyckich przodków, musiały rozwinąć się nie tak dawno temu. Ponadto nie ma szczególnego powodu, by zmiany w sekwencjach DNA narastały w różnych częściach ludzkiego DNA w tym samym tempie. Spodziewamy się, że korzystne mutacje w genach, które mają swoją oczywistą wartość dla przetrwania (na przykład w układzie odpornościowym), powinny rozprzestrzeniać się o wiele szybciej niż geny warunkujące cechy pod tym względem neutralne, takie jak kolor oczu.

Niemniej jednak wniosek dotyczący początków człowieka, pochodzący od biologii molekularnej, jest niedwuznaczny. Wszyscy współcześni ludzie mieli wspólnego przodka kilkaset tysięcy lat temu i od tego czasu ludzie zaczęli się różnicować. Niestety, wniosek ten przeczy dowodom pochodzącym z wykopalisk.