Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Kdo jsme, odkud přicházíme a kam směřujeme 2

 |  8. 9. 2011
 |  Vesmír 90, 520, 2011/9
 |  Seriál: Původ člověka, 2. díl (Předchozí)

Odkud přicházíme

Historie rodu Homo se nejméně v posledních dvou milionech let odehrávala za neustálých změn klimatu. Relativně pozvolné střídání ledových a meziledových dob bylo provázeno i dramatickými událostmi, jako byla třeba supererupce indonéské sopky Toba před asi 74 000 lety. Afrika, nebo alespoň některé její oblasti, zůstávaly vždy relativně příhodné pro přežití archaických i moderních lidí. V představách o místu vzniku moderního člověka spolu vždy soupeřily, a vlastně stále soupeří, teorie o jeho multiregionálním původu a teorie o cestě z Afriky. Analýzy genetické variability jednotlivých lidských populací ovšem vždy celkem jednoznačně podporovaly teorii migrace z Afriky, jež vedla k úplnému nahrazení všech archaických lidí, kteří předtím žili v různých částech světa.1)

Neandertálci ovládali Euroasii (od Gibraltaru po Sibiř) po dobu téměř 200 000 let, i když podle odhadu efektivní velikost jejich populace čítala maximálně 15 000 jedinců.2) Byli odolní a dobře přizpůsobení prostředí. Co se asi odehrálo po setkání s moderním člověkem, který migroval z Afriky přibližně před 60 000 lety? Neandertálci asi po 20 000 letech společného soužití navždy zmizeli. Nahradili moderní lidé neandertálce kompletně, nebo se s nimi křížili? Podíleli jsme se přímo na vyhubení neandertálců (jak by odpovídalo agresivitě typické pro náš druh), nebo šlo spíš o nepřímý efekt soupeření o zdroje? Byli jinak zdatní neandertálci méně inteligentní a těžkopádnější v dorozumívání? Tyto otázky asi zůstanou z větší části nezodpovězeny.

Se závěry raději pomalu

Určité světlo do této záležitosti přinesly nedávné úspěchy při sekvenování fosilní DNA. Pokrok v automatizaci sekvenačních postupů umožnil masivní paralelní sekvenování, tj. mnohonásobné pročtení genetické informace, a nastartoval nový obor – paleo(archeo)genomiku. I s dobrými nástroji byly počátky složité. Medvědí službu výzkumu fosilní DNA udělaly špatně ověřené a předčasně publikované výsledky, ve stylu Jurského parku dokonce oznamující izolaci DNA z dinosauřích kostí (brzy se ukázalo, že šlo o pouhou kontaminaci DNA výzkumníků). Finanční zdroje pod dojmem této blamáže postupně vyschly. O renesanci oboru se zasloužil především tým okolo Svante Pääba, rodilého Švéda působícího v lipském Institutu Maxe Plancka. Přelomového úspěchu bylo dosaženo s mitochondriální DNA, jejíž kompletní sekvenci z 40 000 let staré kosti neandertálce se podařilo stanovit r. 1997. (Viz Vesmír 76, 568, 1997/10. Jiné vědecké skupiny mezi lety 2005 a 2008 uspěly při čtení genomu jeskynního medvěda a mamuta, ale těmito také zajímavými výsledky se zde nebudeme zabývat.)

Problémům s kontaminací čelil i tento tým, který ovšem mylnou interpretaci některých prvních výsledků s neandertálskou mtDNA záhy odhalil a čestně se k ní přiznal. Byla přijata přísná opatření proti kontaminaci zejména lidskou DNA. Pracovníci, kteří manipulují se vzorky, se proto od prvního kontaktu s fosilií oblékají do jakéhosi skafandru. Zajímavostí je, že řada kostí nalezených většinou v jeskyních nesla zjevné stopy po kanibalských (možná rituálních) hostinách. Pečlivé oškrábání masa patrné na fosiliích snížilo kontaminaci vzorků DNA mikroorganizmů. Nicméně v DNA izolované z fosilií je vždy významná příměs mikrobiální DNA. Tyto sekvence jsou však velmi odlišné a dají se poměrně snadno při počítačové analýze sekvencí vyloučit. Výsledkem usilovné práce Pääbova týmu byla kompletní sekvence mtDNA získaná z více vzorků neandertálců. Naprosto vybočovala z rámce variací mtDNA současných lidí. Nic tedy nesvědčilo pro křížení s moderním člověkem. Analýza těchto variací mtDNA naznačuje, že linie neandertálců a moderního člověka se oddělily asi před 700 000 lety, dávno před naší „poslední“ migrací z Afriky. Zdálo se tedy, že je silně podpořena klasická představa cesty z Afriky spojená s úplným nahrazením všech starších lidských populací Eurasie.

Naše velká rodina

Obrat přineslo objasnění jaderného genomu neandertálce v roce 2010, které můžeme považovat za historický mezník, možná nejen paleogenetiky. Zasloužila se o to opět skupina okolo S. Pääba. Výsledky totiž jednoznačně ukázaly, že asi 4 % genomu současných obyvatel Eurasie jsou odvozena od neandertálců.3) Celková podobnost genomů současného člověka a neandertálce je ovšem značná a činí asi 99,8 %. Genom neandertálce tak poskytl možnost hledat varianty genů, které vznikly až u moderních lidí po odštěpení těchto dvou linií.

Seznam obsahuje pouhých 78 nukleotidových substitucí v DNA, které vedou ke změně aminokyseliny v kódovaném proteinu. Pouze 5 genů má více než jednu takovou substituci − tak málo změn bylo fixováno v lidské linii za posledních 300 000 let. Jde zejména o geny s pravděpodobným významem pro fyziologii kůže. Je to gen RPTN kódující repetin uplatňující se kromě kůže také v potních žlázách, koříncích vlasů a papilách na jazyku, dále gen TRPMI kódující melastatin, který udržuje pigmentaci kůže. Dalším zajímavým genem je THADA, který je asociovaný s diabetem 2. typu a může mít z evolučního hlediska významný vliv na metabolismus. Rozdílné úseky v genomu neandertálce zahrnují také geny ovlivňující kognitivní vlastnosti: DYRK1A v oblasti kritické pro rozvoj Downova syndromu; mutace v NRG3 jsou asociovány se schizofrenií; CADPS2, AUTS2 mají vztah k autismu. Ještě zmíníme gen RUNX2, jehož mutace způsobuje u lidí zvonovitý tvar hrudního koše, pozdní uzavření švů na lebce, malformaci lopatky a zubní anomálie. Pro neandertálce byla právě typická rozložitá těla s kónickým hrudním košem s velkými plícemi a představovala zřejmě adaptaci na chladné podnebí.

V běhu jsou funkční studie, jak tyto recentně vzniklé mutace ovlivňují expresi proteinů a jaký může být jejich přesný fyziologický význam. V brzké době se možná dovíme něco více o případném vlivu těchto mutací vzniklých u moderního člověka na jeho přežití na úkor neandertálců.

Jednoduchý model úplného vystřídání archaických druhů moderním člověkem tedy neplatí. Neandertálcům se přece jenom podařilo předat malé procento svých genů pokračovatelům lidského rodu v Eurasii. Nicméně se znovu potvrzuje, že převážná část genetických variant, které existují s dostatečnou frekvencí mimo Afriku, pochází z Afriky v důsledku expanze relativně malé skupiny moderního člověka. Příznačné je, že neandertálci jsou stejnou měrou spřízněni s Číňany a Papuánci jako s Evropany, i když fosilie neandertálců se vyskytují jen v Evropě a západní Asii. K předání genů tedy muselo dojít před divergencí Evropanů a Asiatů, nejspíše při setkání prvních migrantů z Afriky s neandertálci v oblasti Středního východu. Tomu napovídají i archeologické nálezy.4)

Neandertálští nápadníci

Vzhledem k odlišným výsledkům odvozeným z mitochondriální DNA (předává se pouze po mateřské linii) a jaderného genomu bychom si mohli dovolit malou spekulaci. Snad pro moderní muže nebyly neandertálky příliš přitažlivé. Naopak neandertálští muži možná toužili zmocnit se nově příchozích žen našeho (pod)druhu a byli v tom alespoň částečně úspěšní. (Jiná varianta je, že moderním ženám se naopak statní neandertálci zamlouvali.) Co se týče schopností neandertálců, vypadá to, že bychom se jim měli omluvit za tradiční podceňování jejich inteligence. Překvapivě totiž byli nositeli varianty genu FOXP2, typické pro moderního člověka, která je spojována se schopností lidské řeči. Zda byli neandertálci stejně výmluvní jako moderní lidé, není jasné, ale s velkou pravděpodobností měli schopnost alespoň některých hlasových projevů jako my. Možná to stačilo, aby mohli chodit na námluvy.

Naše rodina se rozrůstá

Jako senzace (jen o několik týdnů po zveřejnění  genomu neandertálce) zapůsobila zpráva o kompletní sekvenci DNA tajemných obyvatel Denisovy jeskyně na jižním Altaji. Byl to opět tým okolo S. Pääba, který uveřejnil kompletní jaderný genom z jediného dívčího prstíku nalezeného v této jeskyni. K velkému překvapení genom nebyl ani neandertálský, ani nepatřil modernímu člověku – přestože datování ukazovalo na stáří kolem 50 000 let.

DNA denisovanské dívky se sice více podobalo neandertálcům, ale denisované byli určitě odlišnou skupinou, která byla po dlouhou dobu izolována od neandertálců (doba oddělení těchto linií se odhaduje na 200 000  let). Ještě větší překvapení přineslo porovnání částí denisovanského genomu s odpovídajícími segmenty u různých populací (celkem 53) žijících lidí. Denisované sdílí 4–6 % polymorfismů, tedy sekvenční variability v odpovídajících si oblastech DNA, s Melanésany z Papuy-Nové Guineje a z provincie Bougainville. Tyto společné segmenty nebyly nalezeny u neandertálců ani u jiných žijících lidí. Popis nového archaického živočišného (pod) druhu čistě na základě sekvence DNA je také událostí historického významu.

Pravděpodobný scénář mísení moderního člověka s příslušníky archaických lidí při osídlování Euroasie je tedy následující. Moderní lidé se omezeně křížili s neandertálci  brzy po svém příchodu na kontinent. Část poutníků směřujících na východ, která již nesla stopy neandertálského genomu, se na cestě setkala s denisovany, kteří již byli dlouho oddělenou linií vyšlou z neandertálců. Melanésané zdědili DNA od neandertálců i denisovanů a mají celkem asi 8 % DNA původem od archaických lidí. Je velkou otázkou, kolik dalších skupin archaických lidí mohlo existovat ještě v době migrace současného člověka, včetně dávných potomků druhu Homo erectus, kteří se také vydali na cestu z Afriky, ale již před 1,8 milionu let.

A co člověk floreský?

Je velká škoda, že ze zbytků kostí, zubů a snad i vlasů malého člověka z ostrova Flores (Homo floresiensis), který zde žil pravděpodobně ještě před 17 000 lety, zřejmě nezískáme žádnou DNA. Tropické prostředí není vhodné pro její dlouhodobé uchování. Kromě toho bylo  kolem nálezů mnoho sporů, které vyvrcholilynásilným odvezením vzorků do laboratoře T. Jacoba, který se sám na objevu nepodílel. Tento pán je přední osobnost indonéské paleontologie a patří k zastáncům názoru, že člověk floreský byl ve skutečnosti jen moderním člověkem trpícím mikrocefalií. (Existuje silná argumentace, že tomu tak není.) Po nějaký čas tedy neměla vědecká veřejnost přístup k fosiliím a je možné, že tyto kosti již nebudou nikdy adekvátně zkoumány.

Co jsme?

Závěrem se můžeme pokusit shrnout odpovědi na otázky, které jsme položili v titulku článku: jsme prostě nadmíru výřeční lidoopi a pocházíme z Afriky, odkud se malá skupina vydala na cestu, aby postupně osídlila celou Zemi. Na této cestě naši předci potkali také jiné lidské poddruhy, které nám předaly alespoň malou část svých genů, ale samy již s námi dále nepokračují.

Kam směřujeme

Genetika zatím jasné odpovědi nedává. Dovoluji si ale spekulaci, že pokud nás nemá postihnout stejný osud jako neandertálce a jiné dávné souputníky, naše cesta musí pokračovat a další destinací je tentokrát celý vesmír. Zda pro to máme nebo budeme mít dostatečnou genetickou výbavu, ovšem zcela jistě nevíme.

Za kritické přečtení textu děkuji RNDr. Jiřímu Hejnarovi.

Poznámky

1) Zjednodušeně řečeno, u různých signálních znaků DNA jsou nalézány vždy největší odlišnosti mezi populacemi obyvatel subsaharské Afriky; často jde také o různé jazykové skupiny. Zdánlivě dosti odlišní lidé po celém světě si jsou však geneticky velmi podobní. Nejúspornějším, a tedy nejpravděpodobnějším vysvětlením je představa, že populace Afričanů mohly dlouhodobě divergovat ve svém „rodném kraji“, zatímco úzká skupina poměrně nedávných exulantů si odnesla jen malou část původní diverzity.

2) Efektivní velikost populace se obecně liší od nominální velikosti a závisí například na podílu samců a samic v populaci, na kolísání velikosti populace v čase apod.

3) Porovnání polymorfismu v jednoduchých nukleotidových záměnách (SNPs – single nucleotide polymorphisms) ukázalo, že neandertálci sdílejí více SNPs s Evropany a Asiaty než s Afričany. Tato afinita platí i pro současné lidi z Papuy-Nové Guineje, kde rozhodně neandertálci nikdy netábořili. Tyto výsledky byly dále potvrzeny porovnáním větších oblastí v genomu odpovídajícím evropským, resp. africkým předkům jistého Afroameričana (sekvence pocházela z projektu lidského genomu). Ve studovaném genomu si byly evropské a neandertálské segmenty navzájem podobnější než s africkými. Konečně byly v lidském genomu vytipovány archaické genomové segmenty, které mohou pocházet z doby před vznikem moderního člověka (asi 200 000 let). Bylo určeno 13 takových oblastí s neobyčejnou variabilitou, ukazující na jejich starobylost, a to u 48 lidí mimo Afriku. Tyto staré varianty mohly pocházet od neandertálců i jiných archaických lidí rodu Homo, protože nebyly přítomny v genomu 23 Afroameričanů (použitých zde jako reprezentativní vzorek Afričanů). Tyto studie provedla nezávislá laboratoř bez předchozí znalosti sekvence DNA neandertálců. Teprve potom byl prozkoumán neandertálský genom a bylo v něm nalezeno 10 z těchto 13 archaických variabilních segmentů. Tyto oblasti genomu tak téměř jistě pocházejí od neandertálců.

4) Některé recentní nálezy kamenných industrií nebo jednotlivých lidských kostí ovšem naznačují přítomnost moderního člověka ve východní Asii ve vrstvách ještě před erupcí vulkánu Toba, tedy mnohem dříve, než je předpokládaný počátek poslední migrace z Afriky před 60 000 lety. Moderní lidé byli pravděpodobně také v oblasti Středního východu ještě před touto poslední, asi rozhodující vlnou migrace. Je možné, že mnoho pokusů o osídlení zůstalo neúspěšných a místní populace zanikly beze stopy, nebo pozůstatky po jejich činnosti teprve čekají na objevení.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Archeologie

O autorovi

Jiří Plachý

Ing. Jiří Plachý, CSc., (*1951) vystudoval Vysokou školu zemědělskou v Praze. V Ústavu molekulární genetiky AV ČR, v. v. i., se zabývá výzkumem mechanismů invazivity nádorových buněk v modelovém systému metastazujících a nemetastazujících buněčných linií. Předmětem jeho zájmu je rovněž studium struktury a funkce receptorů pro ptačí sarkomové a leukózové viry.
Plachý Jiří

Doporučujeme

Jak si delfíni ucpávají uši

Jak si delfíni ucpávají uši audio

Jaroslav Petr  |  17. 12. 2017
Hluk v mořích a oceánech produkovaný člověkem ohrožuje kytovce. Může je dočasně ohlušit nebo jim trvale poškodit sluch. Nově objevený fenomén by...
Tajemná sůva šumavská

Tajemná sůva šumavská

Jan Andreska  |  17. 12. 2017
Byl vyhuben a vrátil se. Na Šumavu lidskou snahou a do Beskyd vlastním přičiněním. Puštík bělavý teď žije opět s námi, ale ohrožení trvá.
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné