Faptul că omenirea încă mai există reprezintă, la o privire de ansanmblu, un lucru remarcabil. Însă adaptabilitatea ne-a scos întotdeauna din încurcătură. O uimitoare adaptare la frig în era glaciară le-a permis strămoșilor noștri să supraviețuiască temperaturilor extreme nu doar prin haine groase, ci printr-o mutație genetică. Un nou studiu dezvăluie că oamenii din Paleoliticul Superior au dezvoltat capacitatea de a-și încălzi corpul arzând direct grăsimea, renunțând la clasicul tremurat.
Această descoperire rescrie modul în care înțelegem biologia umană timpurie, demonstrând că adaptările metabolice antice la medii înghețate pot explica inclusiv variațiile genetice actuale legate de greutate și sănătatea publică modernă.
Astfel, specia noastră s-a dovedit remarcabil de rezistentă, găsind în repetate rânduri căi de a supraviețui condițiilor în schimbare: prin cultură, prin tehnologie și chiar prin modificări genetice.
Omenirea continuă să evolueze, iar adaptabilitatea genetică care ne permite astăzi să prosperăm în întreaga lume ar fi putut contribui și la succesul din trecut, potrivit unui nou studiu genetic realizat de o echipă condusă de către Yusuke Watanabe și Yoshiki Wakiyama, ambii de la Universitatea din Tokyo, Japonia.
Cercetătorii au analizat genomul a 42 de vânători-culegători din cultura Jomon, care au trăit în arhipelagul japonez, și au descoperit multiple semnături genetice compatibile cu adaptările la frig ale unor strămoși mult mai vechi.
„Studiul nostru oferă unul dintre primele cadre paleogenomice pentru investigarea adaptărilor antice ale eurasiaticilor din Paleoliticul Superior”, au scris cercetătorii într-un articol publicat în jurnalul științific Science Advances, „dezvăluind o moștenire evolutivă dintr-un trecut mai rece la oamenii de astăzi”.
O linie genetică păstrată în izolarea arhipelagului
Cultura Jomon, prezentă în arhipelagul japonez cu aproximativ 16.000 până la 3.000 de ani în urmă, reprezintă o resursă genetică deosebit de valoroasă.
Linia ei ancestrală s-ar fi desprins de populațiile continentale din Eurasia de Est cu aproximativ 27.000 până la 19.000 de ani în urmă, spre sfârșitul ultimei perioade glaciare. Izolarea ulterioară în arhipelag a făcut ca genomurile Jomon să păstreze urme ale acestei linii ancestrale, pentru care dovezile genomice sunt altfel rare.
Genomuri antice completate cu date de astăzi
Cercetătorii au secvențiat ADN-ul din rămășițele a 25 de indivizi din cultura Jomon, datând de acum aproximativ 5.400 până la 2.300 de ani, și au combinat aceste date cu 17 genomi publicați anterior, proveniți din întregul arhipelag japonez.
Chiar dacă intervalul acoperit este destul de lung, populația Jomon și-a păstrat caracteristicile genetice distinctive moștenite de la strămoșii mult mai vechi — creând, practic, ceea ce cercetătorii descriu drept o „arhivă genetică a Eurasiei de Est din Paleoliticul Superior”.
Genomurile antice sunt însă adesea degradate și incomplete. Pentru a completa informațiile genetice lipsă, echipa a folosit apoi un panel de referință format din 9.290 de genomi ai japonezilor din zilele noastre — adică date genetice provenite de la persoane în viață, folosite pentru a reconstitui statistic părțile lipsă ale genomurilor antice.
Cu acest set de date la dispoziție, Watanabe și colegii săi au putut compara genomurile populației Jomon cu cele ale altor populații și au căutat semnale care să se evidențieze ca dovezi ale selecției naturale pozitive: locuri în care anumite variante genetice par să fi fost favorizate și să fi devenit mai frecvente.
Mai multe astfel de semnale s-au evidențiat și, împreună, au indicat un model.
Cum au supraviețuit oamenii în era glaciară? Termogeneza fără tremur
Mai multe variante purtate de populația Jomon erau legate de termogeneza fără tremur — un mod sofisticat de a spune menținerea căldurii corpului fără a tremura, proces care are loc în principal în țesutul adipos brun.
O variantă asociată anterior, în urma unor experimente, cu producția de căldură în țesutul adipos brun avea la populația Jomon o frecvență alelică de aproximativ 73%, comparativ cu doar 17% la asiaticii din Asia de Est din zilele noastre. Spre deosebire de grăsimea albă obișnuită, care stochează caloriile în exces, țesutul adipos brun este bogat în mitocondrii și funcționează ca un radiator intern, având rolul activ de a arde energia pentru a genera rapid căldură corporală.
Cercetătorii au găsit, de asemenea, dovezi privind selecția unor variante genetice asociate cu masa corporală și cu metabolismul grăsimilor din fluxul sanguin.
Pare puțin contraintuitiv, fiindcă stocarea grăsimii în exces poate fi utilă pentru menținerea căldurii — dar organismul poate, de asemenea, să ardă grăsime pentru a genera căldură, au spus cercetătorii.
Împreună, aceste adaptări ar fi putut ajuta organismul atât să stocheze energie, cât și să o facă mai ușor accesibilă țesutului adipos brun, unde putea fi arsă pentru a genera căldură — facilitând, potențial, menținerea temperaturii corporale în condiții de îngheț.
Aceeași soluție, la două populații separate
Populația Jomon nu a fost însă singura care a evoluat în acest sens.
Când au examinat o regiune a genomului asociată cu procesarea acizilor grași, cercetătorii au descoperit că populația Jomon era semnificativ mai asemănătoare cu inuiții din Groenlanda decât cu populațiile actuale din Asia de Est.
Cercetătorii consideră că acesta este un exemplu de evoluție convergentă: populații separate care dezvoltă în mod independent adaptări similare ca răspuns la presiuni de mediu similare.
Iar acest lucru, au susținut Watanabe și colegii săi, este sprijinit de dovezile arheologice. Ceramica Jomon timpurie păstrează dovezi că resursele acvatice constituiau o parte importantă a dietei; atât genomul, cât și datele arheologice sugerează adaptări metabolice la o dietă bogată în grăsimi și proteine într-un mediu rece, similară cu cea a inuiților.
Adaptarea, urmărită înapoi în timp
Rămâne întrebarea cum pot fi urmărite până în epoca glaciară schimbările genetice găsite în rămășițe Jomon mult mai recente.
Aceasta este partea cu adevărat ingenioasă. Genomurile populației Jomon acoperă o perioadă de câteva mii de ani, iar cercetătorii au folosit vârstele și relațiile genetice ale rămășițelor pentru a reconstitui modul în care frecvența uneia dintre variantele de adaptare la frig s-a modificat de-a lungul timpului.
Analiza lor a sugerat că selecția naturală a acționat mai puternic asupra variantei respective în timpul ultimei perioade glaciare decât în perioada postglaciară.
Alte dovezi au sugerat că adaptarea la frig nu s-a produs dintr-o dată. Unele dintre variantele asociate cu frigul erau deja prezente în populațiile înrudite cu strămoșii mai sudici ai populației Jomon, în timp ce altele au devenit comune în mod specific în linia genealogică Jomon.
Prin urmare, cercetătorii propun ipoteza că adaptarea la frig a evoluat treptat, adaptări suplimentare acumulându-se pe măsură ce strămoșii populației Jomon au migrat spre nord, în condiții din ce în ce mai reci.
Limitele unei reconstituiri la mii de ani distanță
Cercetătorii subliniază cu precauție că multe dintre interpretările lor rămân speculative. Reconstituirea fiziologiei oamenilor care au trăit cu mii de ani în urmă este dificilă, mai ales când dietele și mediile din trecut difereau atât de mult de cele ale oamenilor de astăzi.
Chiar și așa, descoperirile oferă o perspectivă asupra modului în care selecția naturală ar fi putut ajuta oamenii antici să supraviețuiască unora dintre cele mai dure condiții cu care s-a confruntat specia noastră.
„Descoperirile noastre pun în lumină modul în care populațiile antice s-au adaptat la medii extreme și cum aceste adaptări pot continua să modeleze variațiile actuale ale trăsăturilor legate de sănătate, subliniind relevanța mai largă a paleogenomicii pentru biologia umană și sănătatea publică”, au scris cercetătorii.
Așadar, istoria evoluției noastre nu este doar una a uneltelor din piatră sau a focului, ci și un lung șir de ajustări genetice invizibile, ascunse în însuși metabolismul uman.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
O nouă stare a materiei, asemănătoare amestecului dintre apă și ulei: faceți cunoștință cu picăturile cuantice formate din bozoni și fermioni
O moleculă din citrice ar putea fi arma secretă pentru întinerirea ficatului
O nouă grupă de sânge a fost descoperită: ce este varianta rară B(A) și cât de rară este
Descoperire la ATI: reflexul pupilar la întuneric arată semne de conștiință ascunsă
