استعادة أقدم حمض نووي يكشف أسرار البشر والنياندرتال

استعادة أقدم DNA بشري في أوروبا

يقول العلماء إنهم استعادوا أقدم حمض نووي معروف للإنسان العاقل من بقايا بشرية عُثر عليها في أوروبا، وتساعد المعلومات في الكشف عن التاريخ المشترك لجنسنا البشري مع إنسان النياندرتال.

تفاصيل الدراسة واكتشاف الجينومات القديمة

تنتمي الجينومات القديمة التي تم تسلسلها من 13 شظية عظمية تم اكتشافها في كهف تحت قلعة من القرون الوسطى في رانيس بألمانيا، إلى ستة أفراد، بما في ذلك أم وابنتها وأبناء عمومة بعيدين عاشوا في المنطقة منذ حوالي 45,000 سنة، وفقًا للدراسة التي نُشرت يوم الخميس في مجلة الطبيعة.

التفاعل بين البشر الأوائل وإنسان النياندرتال

حملت الجينومات أدلة على أسلاف إنسان نياندرتال. حدد الباحثون أن أسلاف هؤلاء البشر الأوائل الذين عاشوا في رانيس والمنطقة المحيطة بها من المحتمل أن يكونوا قد التقوا وأنجبوا أطفالاً من إنسان النياندرتال قبل حوالي 80 جيلاً، أو قبل 1500 سنة، على الرغم من أن هذا التفاعل لم يحدث بالضرورة في نفس المكان.

عرف العلماء منذ أن تم تسلسل أول جينوم نياندرتالي في عام 2010 أن البشر الأوائل تزاوجوا مع إنسان النياندرتال، وهو كشف مذهل أورث إرثًا جينيًا لا يزال يمكن تتبعه في البشر حتى اليوم.

ومع ذلك، كان من الصعب تحديد متى حدث هذا المنعطف الحرج والغامض في تاريخ البشرية بالضبط، وكم مرة وأين حدث هذا التزاوج، وأين حدث. فقد اعتقد العلماء أن العلاقات بين الأجناس قد حدثت في مكان ما في الشرق الأوسط عندما غادرت موجة من الإنسان العاقل أفريقيا واصطدمت بإنسان نياندرتال الذي عاش في جميع أنحاء أوراسيا لمدة 250,000 سنة.

تقدير توقيت التزاوج بين الأنواع

أكدت دراسة أوسع نطاقًا حول أسلاف إنسان نياندرتال، نُشرت يوم الخميس في مجلة العلوم، والتي حللت معلومات من جينومات 59 إنسانًا قديمًا وتلك الخاصة بـ 275 إنسانًا حيًا، الجدول الزمني الأكثر دقة، ووجدت أن غالبية أسلاف إنسان نياندرتال في الإنسان الحديث يمكن أن تُعزى إلى "فترة واحدة ممتدة مشتركة من تدفق الجينات".

وقالت بريا مورجاني، كبيرة مؤلفي دراسة العلوم والأستاذة المساعدة في قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية في جامعة كاليفورنيا في بيركلي، في مؤتمر صحفي: "لقد كنا متشابهين أكثر بكثير مما كنا مختلفين".

"في الواقع، كانت الاختلافات التي تخيلنا أن تكون الاختلافات بين هذه المجموعات كبيرة جدًا، في الواقع كانت صغيرة جدًا، من الناحية الجينية. يبدو أنهم اختلطوا مع بعضهم البعض لفترة طويلة من الزمن وكانوا يعيشون جنباً إلى جنب لفترة طويلة من الزمن."

أهمية المتغيرات الجينية الموروثة

وقد حدد البحث فترة محورية بدأت قبل حوالي 50,500 سنة وانتهت قبل حوالي 43,500 سنة أي قبل فترة ليست طويلة من اختفاء إنسان نياندرتال المنقرض الآن من السجل الأثري. وعلى مدار هذا الإطار الزمني الممتد لسبعة آلاف عام، التقى البشر الأوائل بإنسان نياندرتال وقاموا بالتكاثر وأنجبوا أطفالاً بشكل منتظم إلى حد ما. وأشارت الدراسة إلى أن ذروة النشاط كانت قبل 47,000 عام.

كما أظهر البحث أيضًا كيف أن بعض المتغيرات الجينية الموروثة من أسلافنا من إنسان النياندرتال، والتي تشكل ما بين 1% و 3% من جينوماتنا اليوم، قد اختلفت بمرور الوقت. فبعضها، مثل تلك المتعلقة بالجهاز المناعي، كانت مفيدة للبشر خلال العصر الجليدي الأخير، عندما كانت درجات الحرارة أكثر برودة بكثير، ولا تزال تمنحهم فوائدها اليوم.

قال عالم الوراثة التطورية توني كابرا، أستاذ علم الأوبئة والإحصاء الحيوي في معهد بكار للعلوم الصحية الحاسوبية في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو، إن الدراستين تضفي "ثقة كبيرة" على توقيت تبادل البشر وإنسان نياندرتال للجينات، وهو ما يصفه علماء الوراثة بالتقدم.

وقال كابرا، الذي لم يشارك في البحث، عبر البريد الإلكتروني: "البيانات الوراثية من هذه الفترة الحاسمة في تطورنا نادرة جدًا". "تؤكد هذه الدراسات كيف أن وجود عدد قليل من الجينومات القديمة يوفر منظوراً قوياً مكّن المؤلفين من تحسين فهمنا للهجرة البشرية وتقدّم الإنسان البدائي."

كيف شكّل أسلاف الإنسان البدائي الجينات البشرية

قرر العلماء العاملون على المشروعين البحثيين نشر أعمالهم في نفس الوقت عندما أدركوا أنهم توصلوا بشكل منفصل إلى نتيجة مماثلة.

توزيع المتغيرات الجينية في الجينوم البشري

وجد البحث المنشور في مجلة Science أن المتغيرات الجينية الموروثة من أسلافنا البدائيين موزعة بشكل غير متساوٍ عبر الجينوم البشري.

وتخلو بعض المناطق، التي يسميها العلماء "الصحاري القديمة"، من جينات النياندرتال. من المحتمل أن تكون هذه الصحاري قد تطورت بسرعة بعد تزاوج المجموعتين، في غضون 100 جيل، ربما لأنها أدت إلى عيوب خلقية أو أمراض كان من شأنها أن تؤثر على فرص بقاء النسل على قيد الحياة.

قال كابرا عبر البريد الإلكتروني: "يشير ذلك إلى أن الأفراد المهجنين الذين كان لديهم حمض نووي نياندرتالي في هذه المناطق كانوا أقل لياقة إلى حد كبير، ومن المحتمل أن يكون ذلك بسبب المرض الشديد أو الفتك أو العقم".

وعلى وجه الخصوص، كان الكروموسوم X صحراء. قال كابرا إن تأثيرات المتغيرات النياندرتالية التي تسبب المرض قد تكون أكبر على الكروموسوم X، ربما لأنها موجودة في نسختين في الإناث، ولكنها موجودة في نسخة واحدة فقط في الذكور.

تأثير الكروموسوم X على الجينات

وقال: "يحتوي الكروموسوم X أيضًا على العديد من الجينات المرتبطة بخصوبة الذكور عند تعديلها، لذا فقد تم اقتراح أن بعض هذا التأثير يمكن أن يكون قد جاء من التداخل الذي يؤدي إلى عقم الذكور الهجين".

ترتبط المتغيرات الجينية التي تم اكتشافها بشكل متكرر في جينوم الإنسان العاقل القديم والحديث بسمات ووظائف تشمل وظيفة المناعة وتصبغ الجلد والتمثيل الغذائي، مع زيادة تواتر بعضها بمرور الوقت.

التكيف مع المناخات القاسية

"كان إنسان نياندرتال يعيش خارج أفريقيا في مناخات قاسية من العصر الجليدي وكان متكيفًا مع المناخ ومسببات الأمراض في هذه البيئات. عندما غادر الإنسان الحديث أفريقيا وتزاوج مع إنسان نياندرتال وتزاوج مع إنسان نياندرتال، ورث بعض الأفراد جينات إنسان نياندرتال التي يُفترض أنها سمحت لهم بالتكيف والازدهار بشكل أفضل في البيئة"، كما قال ليوناردو إياسي، المؤلف الرئيسي المشارك في ورقة العلوم وطالب الدكتوراه في معهد ماكس بلانك للأنثروبولوجيا التطورية في لايبزيغ بألمانيا.

ووجدت دراسة نيتشر أن الأفراد الذين عاشوا في رانيس كان لديهم 2.9% من أصل نياندرتالي، وهو ما لا يختلف عن معظم الناس اليوم.

الهجرة البشرية من أفريقيا

يسمح الجدول الزمني الجديد للعلماء بفهم أفضل للوقت الذي غادر فيه البشر أفريقيا وهاجروا حول العالم. واقترحت دراسة Science أن الموجة الرئيسية للهجرة من أفريقيا قد تمت بشكل أساسي قبل 43,500 سنة لأن معظم البشر خارج أفريقيا اليوم لديهم أصول نياندرتالية تعود إلى هذه الفترة.

ومع ذلك، لا يزال هناك الكثير مما لا يعرفه العلماء. فليس من الواضح لماذا يمتلك الناس في شرق آسيا اليوم أسلافًا من إنسان نياندرتال أكثر من الأوروبيين، أو لماذا لا تظهر الجينومات البدائية من هذه الفترة أدلة تذكر على وجود الحمض النووي للإنسان العاقل.

الفرع المفقود من شجرة العائلة البشرية

في حين أن الجينومات التي تم تسلسلها من أفراد الرانيس هي أقدم جينومات الإنسان العاقل، فقد استعاد العلماء في السابق وحللوا الحمض النووي من بقايا إنسان نياندرتال التي تعود إلى 400,000 سنة.

أصول الأفراد الأوائل في أوروبا

كان الأفراد الذين اتخذوا من الكهف في رانيس موطناً لهم من بين أول إنسان عاقل عاش في أوروبا.

وقد بلغ عدد هؤلاء الأوروبيين الأوائل بضع مئات، وكان من بينهم امرأة عاشت على بعد 230 كيلومتراً (143 ميلاً) في زلاتي كون في جمهورية التشيك. وقد تم تسلسل الحمض النووي من جمجمتها في دراسة سابقة، وتمكن الباحثون المشاركون في دراسة نيتشر من ربطها بأفراد الرانيس.

خصائص الأفراد الأوائل في رانيس

ووفقاً للدراسة، فإن هؤلاء الأفراد كانت بشرتهم داكنة وشعرهم داكن وعيونهم بنية، مما قد يعكس وصولهم الحديث نسبياً من أفريقيا. يواصل العلماء دراسة البقايا من الموقع لتجميع نظامهم الغذائي وكيفية عيشهم.

كانت هذه المجموعة العائلية جزءًا من مجموعة سلالات بشرية رائدة انقرضت في نهاية المطاف، ولم تترك أي أثر لأسلافها في البشر الأحياء اليوم. قال يوهانس كراوس، مدير قسم علم الوراثة الأثرية في معهد ماكس بلانك للأنثروبولوجيا التطورية، إن سلالات أخرى من البشر القدماء انقرضت أيضًا منذ حوالي 40,000 سنة واختفت تمامًا كما انقرض إنسان نياندرتال في نهاية المطاف. قد تشير هذه الانقراضات إلى أن الإنسان العاقل لم يلعب دورًا في زوال الإنسان البدائي.

انقراض السلالات البشرية القديمة

وقال كراوس، وهو مؤلف رئيسي في دراسة نيتشر: "من المثير للاهتمام أن نرى أن قصة الإنسان ليست دائمًا قصة نجاح".