وقتی به آن فکر میکنید، به نظر میرسد قابل توجه است که بشریت هنوز وجود دارد.
در طول چند صد هزار سال گذشته، جهان بسیار تغییر کرده است، گاهی به روشهایی که ممکن است برای تکامل دشوار به نظر برسد که با آن همگام شود.
با این حال، گونه ما به طرز قابل توجهی مقاوم است و بارها راههایی برای زنده ماندن در شرایط متغیر یافته است – از طریق فرهنگ، فناوری و حتی تغییرات ژنتیکی.
بشریت هنوز در حال تکامل است – و سازگاری ژنتیکی که به ما امکان میدهد امروز در سراسر جهان رشد کنیم، ممکن است به موفقیتهای گذشته نیز کمک کرده باشد، طبق تحقیقات ژنتیکی جدید از تیمی به رهبری یوسوکه واتانابه و یوشیکی واکیاما از دانشگاه توکیو.
آنها ژنومهای ۴۲ شکارچی-گردآورنده جومون را که در مجمعالجزایر ژاپن زندگی میکردند تجزیه و تحلیل کردند و نشانههای ژنتیکی متعددی را یافتند که با سازگاری با شرایط سرد در اجداد بسیار قدیمیتر آنها مطابقت دارد.
«مطالعه ما یکی از اولین چارچوبهای دیرینهژنومیک را برای بررسی سازگاریهای باستانی در شرق اوراسیاییهای پارینهسنگی فوقانی فراهم میکند،» محققان در مقالهای که در Science Advances منتشر شده است مینویسند، «و میراث تکاملی از گذشتهای سردتر را در انسانهای امروزی آشکار میکند.»
فرهنگ جومون که از حدود ۱۶,۰۰۰ تا ۳,۰۰۰ سال پیش در مجمعالجزایر ژاپن ساکن بود، یک منبع ژنتیکی به ویژه ارزشمند را نشان میدهد.
تصور میشود که نسب اجدادی آنها حدود ۲۷,۰۰۰ تا ۱۹,۰۰۰ سال پیش – در اواخر آخرین دوره یخبندان – از جمعیتهای شرق اوراسیا جدا شده باشد و انزوای بعدی آنها در مجمعالجزایر به این معنی بود که ژنومهایشان به حفظ آثار ژنتیکی این نسب باستانی کمک کرد، که شواهد ژنومی برای آن در جاهای دیگر کمیاب است.
محققان DNA را از بقایای ۲۵ فرد جومون که قدمت آنها به roughly ۵,۴۰۰ تا ۲,۳۰۰ سال پیش میرسد، توالییابی کردند و آنها را با ۱۷ ژنوم منتشر شده قبلی از سراسر مجمعالجزایر ژاپن ترکیب کردند.
حتی با وجود اینکه این یک بازه زمانی نسبتاً طولانی است، جومون ویژگیهای ژنتیکی متمایزی را که از اجداد بسیار قدیمیتر خود به ارث برده بودند حفظ کردند – و به طور مؤثر چیزی را ایجاد کردند که محققان آن را توصیف میکنند: «بایگانی ژنتیکی شرق اوراسیا در پارینهسنگی فوقانی».
از آنجا که ژنومهای باستانی اغلب تخریب شده و ناقص هستند، محققان سپس اطلاعات ژنتیکی از دست رفته را با استفاده از یک پانل مرجع از ۹,۲۹۰ ژنوم امروزی ژاپنی impute کردند. این بدان معناست که از اطلاعات ژنتیکی افراد زنده برای بازسازی آماری بخشهای از دست رفته ژنومهای باستانی استفاده شود.
با این مجموعه داده، واتانابه و همکارانش توانستند ژنومهای جومون را با سایر جمعیتها مقایسه کنند و به دنبال نشانههایی بگردند که به عنوان شواهدی از انتخاب طبیعی مثبت برجسته باشند – مکانهایی که به نظر میرسد واریانتهای ژنی خاصی مورد علاقه قرار گرفته و فراوانتر شدهاند.
چند مورد برجسته بودند – و با هم، یک الگو را نشان دادند.
چندین واریانت حمل شده توسط جومون مربوط به گرمازایی بدون لرز بود، که روشی فانتزی برای گرم نگه داشتن بدن بدون لرز است – فرآیندی که عمدتاً در چربی قهوهای انجام میشود.
یک واریانت که قبلاً به طور تجربی با تولید گرما در چربی قهوهای مرتبط بود، فراوانی آللی حدود ۷۳ درصد در جومون داشت، در مقایسه با تنها ۱۷ درصد در شرق آسیاییهای امروزی.
محققان همچنین شواهدی برای انتخاب واریانتهای ژنی مرتبط با توده بدنی و متابولیسم چربی در جریان خون یافتند.
کمی متناقض به نظر میرسد، زیرا ذخیره چربی اضافی میتواند برای گرم ماندن مفید باشد، اما بدن همچنین میتواند چربی را برای تولید گرما بسوزاند، محققان میگویند.
با هم، این سازگاریها میتوانست به بدن کمک کند تا انرژی را ذخیره کند و آن را به راحتی در دسترس چربی قهوهای قرار دهد، جایی که میتوانست برای تولید گرما سوزانده شود – و به طور بالقوه حفظ دمای بدن را در شرایط انجماد آسانتر کند.
جالب اینجاست که جومون تنها جمعیتی نبود که در این مسیر تکامل یافت.
هنگامی که محققان ناحیهای از ژنوم مرتبط با پردازش اسیدهای چرب را بررسی کردند، دریافتند که جومون به طور قابل توجهی به اینوئیتهای گرینلند شبیهتر هستند تا به جمعیتهای شرق آسیای امروزی.
محققان فکر میکنند این نمونهای از تکامل همگرا است – جمعیتهای جداگانه به طور مستقل سازگاریهای مشابهی را در پاسخ به فشارهای محیطی مشابه ایجاد میکنند.
واتانابه و همکارانش استدلال میکنند که این موضوع توسط شواهد باستانشناسی پشتیبانی میشود.
سفالهای اولیه جومون شواهدی را حفظ کردهاند که منابع آبزی بخش مهمی از رژیم غذایی آنها بود؛ ژنومها و باستانشناسی هر دو سازگاریهای متابولیکی با رژیم غذایی پرچرب و پرپروتئین در محیط سرد، مشابه اینوئیتها را پیشنهاد میکنند.
اما چگونه میتوان تغییرات ژنتیکی یافت شده در بقایای جومون بسیار جوانتر را به عصر یخبندان ردیابی کرد؟
این بخش واقعاً هوشمندانه است. به یاد داشته باشید که ژنومهای جومون چندین هزار سال را در بر میگرفتند؟ محققان از سنین و روابط ژنتیکی بقایای جومون برای بازسازی چگونگی تغییر فراوانی یکی از واریانتهای سازگار با سرما در طول زمان استفاده کردند.
تجزیه و تحلیل آنها نشان داد که انتخاب طبیعی در طول آخرین دوره یخبندان قویتر از دوره پس از یخبندان بر روی این واریانت عمل کرده است.
شواهد دیگر نشان داد که سازگاری با سرما یکباره اتفاق نیفتاده است. برخی از واریانتهای مرتبط با سرما قبلاً در جمعیتهای مرتبط با اجداد جنوبیتر جومون وجود داشتند، در حالی که برخی دیگر به طور خاص در نسب جومون رایج شدند.
بنابراین محققان پیشنهاد میکنند که سازگاری با سرما به تدریج تکامل یافته است و سازگاریهای اضافی با مهاجرت اجداد جومون به شمال و به شرایط سردتر انباشته شدهاند.
محققان به دقت اشاره میکنند که بسیاری از تفسیرهای آنها حدسی باقی مانده است. بازسازی فیزیولوژی افرادی که هزاران سال پیش زندگی میکردند دشوار است، به ویژه زمانی که رژیمهای غذایی و محیطهای گذشته بسیار با افراد امروزی متفاوت بود.
با این حال، یافتهها نگاهی اجمالی به این ارائه میدهند که چگونه انتخاب طبیعی ممکن است به انسانهای باستان در زنده ماندن در برخی از سختترین شرایطی که گونه ما با آن مواجه شده است کمک کرده باشد.
«یافتههای ما روشن میکند که چگونه جمعیتهای باستانی با محیطهای شدید سازگار شدند، و چگونه این سازگاریها ممکن است همچنان تنوع امروزی در صفات مرتبط با سلامت را شکل دهند، و ارتباط گستردهتر دیرینهژنومیک را با زیستشناسی انسان و سلامت عمومی برجسته میکند،» محققان مینویسند.
یافتهها در Science Advances منتشر شده است.