فهرست مطالب
نوبل پزشکی امسال به مطالعات پیشگام در مورد تکامل انسان اعطا شد که از قطعات DNA یافت‌شده در فسیل‌هایی با قدمت ده‌ها‌هزار ساله بهره برده بود.
بشر همیشه شیفته ریشه‌های خود بوده‌است؛ اینکه از کجا آمده و با کسانی که پیش از او آمده‌اند چه نسبتی دارد یا اینکه چه چیزی ما هوموساپینس‌ها را از سایر انسان‌ها متمایز می‌کند…
سوانت پابو، از طریق تحقیقات پیشگامانه خود به چیزی به ظاهر غیرممکن دست یافت: «تعیین توالی ژنوم نئاندرتال، یکی از خویشاوندان منقرض‌شده انسان امروزی». او همچنین کشف هیجان‌انگیز یک انسان‌زاده ناشناخته به‌نام «دنیسووا» را انجام داد. پابو همچنین دریافت که انتقال ژن از این انسان‌های منقرض‌شده به «هوموساپینس» پس از مهاجرت به خارج از آفریقا در حدود ۷۰هزار سال پیش رخ داده است. این جریان باستانی ژن به انسان‌های امروزی ارتباط فیزیولوژیکی دارد؛ به‌عنوان مثال بر نحوه واکنش سیستم ایمنی بدن ما به عفونت‌ها تأثیر می‌گذارد.
کار این محقق شاخه جدیدی از علم را ایجاد کرد!
شاخه جدید مشترک دو علم ژنتیک و مطالعه‌ی انسان‌های باستانی، علم جدیدی به‌نام «پالئوژنومیکس (paleogenomics)» است. این علم می‌تواند اطلاعات ارزشمندی همچون دلیل این شکلی بودنِ تمام مکانیسم‌ها و ساختارهای ما انسان‌ها را ارائه دهد.
ما از کجا آمده‌ایم؟
پرسش از منشأ ما و آنچه ما را منحصربهفرد می‌کند، از زمان‌های قدیم بشریت را درگیر خود کرده‌است. دیرینه‌شناسی و باستان‌شناسی برای مطالعات تکامل انسان مهم هستند. براساس شواهد ارائه‌شده در تحقیقات، انسان از نظر آناتومی مدرن (هوموساپینس) برای اولین‌بار در آفریقا تقریباً ۳۰۰هزار سال پیش ظاهر شد؛ درحالی‌که نزدیک‌ترین خویشاوندان شناخته‌شده‌ی ما یعنی نئاندرتال‌ها، در خارج از آفریقا توسعه یافتند و از حدود ۳۰۰هزار تا ۴۰۰هزار سال پیش، در اروپا و آسیای غربی جمعیت داشتند. آن‌ها منقرض شدند و حدود ۷۰هزار سال پیش، گروه‌هایی از هوموساپینس‌ها از آفریقا به خاورمیانه مهاجرت کردند و از آنجا به سایر نقاط جهان گسترش یافتند. انسان‌های خردمند و نئاندرتال‌ها به‌مدت ده‌ها هزار سال در بخش‌های وسیعی از اوراسیا همزیستی داشتند.
رابطه ما با نئاندرتال‌های منقرض‌شده چیست؟
سرنخ‌ها ممکن است از اطلاعات ژنومی به‌دست‌آمده باشند. تا پایان دهه ۱۹۹۰، تقریباً کل ژنوم انسان توالی‌یابی شده بود. این یک دستاورد قابل‌توجه بود که به دانشمندان برای مطالعات بعدی در مورد رابطه ژنتیکی بین جمعیت‌های مختلف انسانی اجازه داد. بااین‌حال، مطالعات مربوط به رابطه بین انسان امروزی و نئاندرتال‌های منقرض‌شده به تعیین توالی DNA ژنومی بازیابی‌شده از نمونه‌های باستانی نیاز دارد.
همچنین بخوانید: ژن چیست؟
یک کار به ظاهر غیرممکن توسط برنده‌ی نوبل پزشکی!
سوانت پابو در اوایل کار خود مجذوب امکان استفاده از روش‌های ژنتیکی مدرن برای مطالعه DNA نئاندرتال‌ها شد. بااین‌حال، او خیلی زود متوجه چالش‌های فنی شدید شد؛ زیرا با گذشت زمان DNA از نظر شیمیایی اصلاح و به قطعات کوچکی تبدیل می‌شود. پس از هزاران سال، تنها مقدار کمی از DNA باقی مانده و آنچه باقی می‌ماند، به‌طور گسترده با DNA باکتری‌ها و انسان‌های معاصر آلوده شده‌است. پابو به‌عنوان دانشجوی فوق دکترا با «آلن ویلسون»، پیشگام در زمینه زیست‌شناسی تکاملی، شروع به توسعه روش‌هایی برای مطالعه DNA از نئاندرتال‌ها کرد؛ تلاشی که چندین دهه به طول انجامید.
در سال ۱۹۹۰، پابو در دانشگاه مونیخ استخدام شد و کار خود را روی DNA باستانی ادامه داد. او تصمیم گرفت DNA میتوکندری نئاندرتال را تجزیهوتحلیل کند. ژنوم میتوکندری کوچک است و تنها کسری از اطلاعات ژنتیکی سلول را شامل می‌شود؛ اما در هزاران نسخه وجود دارد و شانس موفقیت را افزایش می‌دهد. پابو با روش‌های دقیق خود موفق شد ناحیه‌ای از DNA میتوکندری را از یک قطعه استخوان ۴۰هزار ساله توالی‌یابی کند. با این کار برای اولین‌بار، ما به یک توالی از یک خویشاوند منقرض‌شده دسترسی داشتیم. مقایسه با انسان‌ها و شامپانزه‌های معاصر نشان داد که نئاندرتال‌ها از نظر ژنتیکی متمایز هستند.
تعیین توالی ژنوم نئاندرتال‌ها
از آنجایی‌که تجزیهوتحلیل ژنوم کوچک میتوکندری تنها اطلاعات محدودی به دست می‌دهد، پابو چالش عظیم تعیین توالی ژنوم هسته نئاندرتال را بر عهده گرفت. در این زمان، به او این فرصت داده شد که یک موسسه ماکس پلانک در لایپزیگ آلمان تأسیس کند. در موسسه جدید، پابو و تیمش به‌طور پیوسته روش‌های جداسازی و تجزیهوتحلیل DNA از بقایای استخوان باستانی را بهبود بخشیدند. آن‌ها از پیشرفت‌های فنی جدید بهره‌برداری کردند که توالی‌یابی DNA را بسیار کارآمد کرد.
پابو کاری به ظاهر غیرممکن انجام داد و توانست اولین توالی ژنوم نئاندرتال را در سال ۲۰۱۰ منتشر کند. تجزیه‌وتحلیل‌های مقایسه‌ای نشان داد که جدیدترین جد مشترک نئاندرتال‌ها و انسان خردمند حدود ۸۰۰هزار سال پیش می‌زیسته است.
پابو و همکارانش اکنون می‌توانند رابطه بین نئاندرتال‌ها و انسان‌های امروزی از نقاط مختلف جهان را بررسی کنند. آن‌ها از تجزیهوتحلیل ژنتیکی نتیجه گرفتند که ژن نئاندرتال‌ها و هوموساپینس‌ها در طول هزاره‌های همزیستی، با هم آمیخته شدند. در انسان‌های امروزی با تبار اروپایی یا آسیایی، تقریباً ۱ تا ۴درصد ژنوم از نئاندرتال‌ها منشاء می‌گیرد.
پیامدهای اکتشافات او
پس از اکتشافات اولیه، گروه او تجزیهوتحلیل چندین توالی ژنوم اضافی از انسان‌های منقرض شده را تکمیل کرده‌است. اکتشافات پابو منبع منحصربه‌فردی را ایجاد کرده که به‌طور گسترده توسط جامعه علمی برای درک بهتر تکامل انسان و مهاجرت استفاده می‌شود.
به لطف اکتشافات سوانت پابو، اکنون می‌دانیم که توالی‌های ژنی باستانی از خویشاوندان منقرض‌شده ما بر فیزیولوژی انسان‌های امروزی تأثیر می‌گذارند. یکی از این نمونه‌ها، نسخه Denisovan ژن “EPAS1” است که مزیتی برای بقا در ارتفاعات بالا می‌دهد و در بین تبتی‌های امروزی رایج است. نمونه‌های دیگر ژن‌های نئاندرتال هستند که بر پاسخ ایمنی ما به انواع مختلف عفونت‌ها تأثیر می‌گذارند.
چه چیزی ما را منحصربهفرد می‌کند؟
هوموساپینس با ظرفیت منحصربهفرد خود برای ایجاد فرهنگ‌های پیچیده، نوآوری‌های پیشرفته، هنرهای فیگوراتیو و همچنین با توانایی عبور از آب‌های آزاد و گسترش به تمام نقاط سیاره ما مشخص می‌شود. نئاندرتال‌ها نیز به‌صورت گروهی زندگی می‌کردند و مغزهای بزرگی داشتند. آن‌ها همچنین از ابزارهایی استفاده کردند، اما این ابزارها در طول صدها هزار سال بسیار کم توسعه یافتند. تفاوت‌های ژنتیکی بین انسان خردمند و نزدیک‌ترین خویشاوندان منقرض‌شده ما تا زمانی که از طریق کار اصلی پابو شناسایی نشدند، ناشناخته بود. تحقیقات مداوم و فشرده بر تجزیهوتحلیل پیامدهای عملکردی این تفاوت‌ها با هدف نهایی توضیح آنچه که ما را منحصراً انسان می‌سازد، متمرکز است.
نویسنده: شعله جاهدی
منابع
تهیـه‌شـده در آکـــادمـی ژنـــتیـــک ایــران
همچنین بخوانید: تلفیق_عشق_و_علم_که_به_جایزه_نوبل_ختم_شد!
