Тайната на оцеляването: Конкурентното преимущество на Homo sapiens

Съвременните хора са еволюционни оцелели, процъфтяващи поколение след поколение, докато древните ни родственици са измрели. Сега нови изследвания на химията на мозъка ни показват, че ензим, уникален за Homo sapiens, може да ни е направил по-ефективни в търсенето на вода от най-близките ни изчезнали родственици, съобщава CNN.

Преди около 600 000 години съвременните хора се разделиха генетично от рода, от който произлязоха неандерталците и денисовците – нашите най-близки братовчеди в родословното дърво на човешкия вид. В определен момент след разклоняването, ензимът аденилосуцинат лиаза, или ADSL, еволюира и се различава при Homo sapiens. В веригата от 484 аминокиселини на ензима, една аминокиселина на позиция 429, наречена аланин, е заменена с валин. Промяната е малка, но е довела до създаването на версия на ADSL, която притежават само съвременните хора.

Ензимът е ключов компонент в производството на пурин, градивен елемент на ДНК и РНК. Когато ADSL липсва в съвременните хора, това може да доведе до поведенчески аномалии като хиперактивност и агресивност. Учените проучиха как нашето поведение може да бъде оформено от тази промяна в една аминокиселина. Изследването им беше публикувано на 4 август в списанието PNAS.

„Разкриването на това как малки генетични промени от древността са помогнали за формирането на мозъчните характеристики, които ни правят хора, е вълнуващо“, каза водещият автор на проучването д-р Xiang-Chun Ju, постдокторант в Отдела за еволюционна геномика на човека в Института за наука и технологии в Окинава, Япония.

По-ранни изследвания показаха, че вариацията на ADSL при съвременните хора прави ензима по-нестабилен и по-малко ефективен в производството на пурин. За сравнение, оригиналната версия на ADSL, която се среща при неандерталците и денисовците, е по-ефективна в синтеза на определени протеинови молекули. При Homo sapiens тези молекули се натрупват в органите, 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-малко ефективната 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 им предоставиха вода, сигнализирано с помощта на звук и светлина. Учените установиха, че женските мишки с човешкия вариант на ензима посещават мястото за вода по-често, когато са жадни.

Учените предположиха, че тази по-малко ефективна версия на ADSL има положително влияние върху достъпа до вода, като увеличава конкурентоспособността на Homo sapiens за този жизненоважен ресурс.

Във втора линия на изследване изследователите разгледаха съвременния човешки геном, фокусирайки се върху гена ADSL, който произвежда нашата уникална версия на ензима. Те откриха група генетични варианти, които се срещат при поне 97% от съвременните хора и които правят ADSL още по-неефективен при експресирането на РНК, което потенциално усилва влиянието му върху поведението. Генът се намира в област на генома, която е била еволюционно благоприятна за хората, което предполага, че тази промяна в експресията на ADSL е продължила да се предава, защото вероятно е давала някакво предимство на хората, съобщават авторите на проучването.

„Наистина е вълнуващо, че чрез такива проучвания ние преминаваме от 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, асистент-професор по човешка генетика в Чикагския университет, който не е участвал в изследването.

Първият пълен геном на неандерталец беше секвениран през 2010 г., а две години по-късно учените секвенираха първия геном на денисовците. Чрез сравняване на генетичните им данни с тези на съвременните хора в Африка, Азия и Европа, учените идентифицират поведения, които може да са помогнали на съвременните хора да успеят, докато други видове хоминиди са измрели, съобщават изследователите.

Разбира се, хората не са мишки и новите открития сами по себе си не могат да обяснят директно човешкото поведение, каза д-р Ингрида Домаркиена, старши изследовател в катедрата по човешка и медицинска генетика в Университета във Вилнюс, Литва. Освен ADSL, между Homo sapiens и неандерталците съществуват около 80 варианта на аминокиселини, добави тя.

„Това обаче не означава непременно, че само тези промени са определили кои сме ние“, заяви Домаркиена, която изучава древна ДНК, но не е участвала в изследването, в имейл до CNN. По-скоро вариациите в нашите аминокиселини може да са създали възможности, които в комбинация с други условия – като околната среда, интелигентността, устойчивостта към болести и социалната структура – са оформили нашия еволюционен успех и са направили съвременните хора последния оцелял вид хоминини.

Според Джу, откритията повдигат други интригуващи въпроси за 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 само на поведението на женските мишки.