Európan je tiež geneticky potpourri
Genetický výskum zaznamenal v poslednom desaťročí skutočnú revolúciu. S vývojom najmodernejších technológií sekvenovania DNA sa za pár rokov podarilo znásobiť výkon a efektívnosť genomických vyšetrení desaťkrát. Dnes máme technológie, pomocou ktorých dokážeme dekódovať celý ľudský genóm s jeho miliardami párov báz za pár stovák eur a za pár hodín. Momentálne žijeme v „sledovacom veku“, v ktorom už ľudia z celého sveta dešifrovali desaťtisíce genómov - a každý deň pribúdajú nové.
Príťažlivosťou a nádejou tohto rozsiahleho genetického výskumu je nájsť odpovede na veľké otázky súčasnej i minulej doby: Ako sa ľudia vyvíjali a odkiaľ prišli? Akú úlohu hrajú gény pri vývoji a šírení chorôb? Aké geneticky podmienené podobnosti a rozdiely existujú medzi ľudskou populáciou? Na rozdiel od smrteľného vzťahu s rasistickými a kolonialistickými režimami v devätnástom a dvadsiatom storočí teda genetika priniesla poznatky o tom, že veľká časť genetickej rozmanitosti neexistuje medzi rôznymi ľudskými populáciami, ale existuje v rámci jednej populácie: viac ako 80 percent všetkých genetických Rozdiely v ľudskej sekvencii DNA, známe ako „single nukleotidové polymorfizmy“ (SNP), sa vyskytujú v tej istej ľudskej populácii ako Európania alebo Ázijci. Inými slovami: na zaznamenanie veľkej časti genetickej rozmanitosti ľudí mimo Afriky úplne stačí geneticky porovnať niekoľko stovák Duríncov alebo Porýniakov.
Ďalším dôležitým zistením z populačného genetického výskumu je, že Afričania majú vyššiu genetickú rozmanitosť ako populácie mimo Afriky. Toto sa interpretuje ako dôkaz pôvodu moderného človeka v Afrike. Rekonštrukcia rodokmeňov pomocou genetického materiálu tiež ukazuje, že ľudia mimo Afriky sú iba malou vetvou africkej rozmanitosti, alebo inými slovami: geneticky povedané, všetci ľudia na tejto Zemi sú Afričania!
Molekulárne cestovanie v čase
Genetické analýzy tiež umožňujú klasifikovať evolučnú separáciu jednotlivých ľudských populácií z hľadiska času. K tomu sú kalibrované takzvané „molekulárne hodiny“. Dnes sa predpokladá, že každý človek nesie okolo 50 základných zmien (mutácií), ktoré vznikli v zárodočnej línii rodičov, a preto neboli súčasťou rodičovského genómu. To vedie k rýchlosti mutácií u ľudí okolo 50 zmien na generáciu na genóm. Za predpokladu, že na generáciu uplynie asi 25 rokov, je možné na výpočet genetických rozdielov medzi dvoma populáciami použiť, kedy sa musia od seba oddeliť. Ak napríklad porovnáme rozdiely medzi Afričanmi a Afričanmi, dôjde k rozdeleniu zhruba pred 2000 až 2500 generáciami, čo je pred 50 000 až 60 000 rokmi. Tento výpočet tiež dobre zapadá do existujúcich archeologických a paleoantropologických nálezov, ktoré naznačujú, že asi pred 42 000 rokmi sa do Európy prisťahovali prví moderní ľudia a vytlačili neandertálcov, ktorí tam žili.
Podobné výpočty je možné vykonať aj pri rozdelení obyvateľstva medzi Ázijčanov a pôvodných obyvateľov Austrálie alebo Ameriky. Pre takéto výpočty sa často používajú posuny frekvencie často sa vyskytujúcich mutácií (napríklad SNP). Frekvencia týchto SNP v ľudskej populácii sa časom mení. Takéto zmeny môžu byť „nasmerované“, napríklad ak určitý genetický variant vedie k biologickej výhode, ako je schopnosť tráviť mlieko ako dospelý, a teda vyvíjať viac potravy v novom prostredí. Takýto „riadený posun“, ktorý uprednostňuje určitý výhodný variant génu, sa tiež označuje ako pozitívna selekcia. K „negatívnej selekcii“ môže dôjsť aj vtedy, ak určitá genetická zmena vedie k zníženiu fyzickej zdatnosti jednotlivca - napríklad ak je poškodený gén, ktorý je dôležitý napríklad pre príjem potravy. Takáto zmena by bola v priebehu času negatívne vybraná, to znamená, že jedinci s touto genetickou chybou majú menej alebo žiadne potomstvo a je pravdepodobné, že po niekoľkých generáciách opäť zmiznú.
Väčšina mutácií je „neutrálna“
Väčšina genetických rozdielov medzi ľudskými populáciami však nevedie k selekcii, skôr sa správa neutrálne, a preto je „neusmernená“. Čím dlhšie populácie žijú oddelene alebo si navzájom nevymieňajú gény, tým viac sa hromadia rozdiely vo frekvencii týchto SNP. Tento proces je známy ako genetický drift. Populácie, ktoré sú v geografickej blízkosti, nedávno sa od seba oddelili alebo si pravidelne vymieňajú gény navzájom, majú preto menšie frekvenčné rozdiely ako geograficky izolované populácie. Toto vytvára úzke spojenie medzi ľudskou genetikou a geografickým pôvodom.
Geneticky neexistujú žiadne štátne hranice
Štúdia Johna Novembra a kolegov z roku 2008 urobila spojenie medzi génmi a geografickým pôvodom obzvlášť pôsobivým. Výskumnej skupine sa podarilo reprodukovať mapu Európy iba na základe genetických rozdielov medzi dnešnými obyvateľmi, ktorých starí rodičia žili ďalej ako 200 kilometrov od miesta bydliska svojich vnukov. Toto objasnilo, že genetické údaje osoby možno použiť na určenie geografického pôvodu ich predkov. Zarážajúce na tejto štúdii bolo tiež to, že ukazuje genetický gradient pre Európu, t. J. Nepretržitú genetickú zmenu, ktorá sa nijako nezhoduje s existujúcimi národnými alebo jazykovými hranicami: z genetického hľadiska sú národné hranice neudržateľné. Na druhej strane je geografická izolácia, ako napríklad ostrovná situácia na Sardínii, zreteľne geneticky zreteľná: Sardínčania predstavujú populáciu oddelenú od talianskej pevniny.
Usadenie človeka
Gradientná charakteristika pevniny objasňuje, že susedné európske populácie si v priebehu svojej histórie vždy vymieňali gény, pokiaľ ich neoddeľovali žiadne väčšie geografické bariéry. Skúmanie geneticky zameniteľných, úzko príbuzných populácií súčasnosti, bohužiaľ, umožňuje robiť iba obmedzené závery o ich predchádzajúcej histórii. Na pochopenie hlavných genetických zmien v populáciách v priebehu času sa čoraz viac využívajú údaje z celého genómu z minulosti.
Revolúcia v technológii sekvenovania ovplyvnila aj genetickú analýzu genetického materiálu z dávno mŕtvych organizmov. V roku 2008 bolo možné po prvýkrát dekódovať genóm vyhynutého mamuta. Pred dvoma rokmi boli rozlúštené genómy 4 000 rokov starého Paleoeskymca a vyhynutého neandertálca. Analýza dedičných molekúl z ľudských kostí, ktoré sú staré až 500 000 rokov, umožňuje porovnať genetické zloženie súčasnej a minulej populácie a vystopovať minulé populácie, ktoré odvtedy vyhynuli. Porovnanie dnešnej so starou DNA ukazuje zásadné posuny v genetickej štruktúre ľudských populácií medzi jednotlivými časovými obdobiami a poskytuje cenné informácie o prevratoch populácie a zmenách v mobilite, ako aj o rozšírení jednotlivých skupín v praveku. Analýzy starého genetického materiálu umožňujú testovať hypotézy z archeológie a historického výskumu a objasniť, do akej miery kultúrne zmeny korelujú so zmenenou mobilitou, prisťahovalectvom a výslednými tokmi génov.
Jednou z najdôležitejších otázok ranej histórie Európy už dlho bola otázka, či prechod od lovcov a zberačov k poľnohospodárom na ornej pôde pred asi 7 500 rokmi bol sprevádzaný zmenou populácie. Bola táto zmena epochy, ktorá je zásadná pre rozvoj moderného človeka, výsledkom pomalého kultúrneho vývoja, alebo bola spôsobená prisťahovalectvom ľudí do Európy? Stáli proti sebe dve hypotézy: Podľa prvej bola takzvaná neolitická revolúcia čírym šírením kultúry a poznatkov, ktoré sa šírili z regiónu do regiónu bez migrácie samotných ľudí. Podľa ďalšej hypotézy možno počiatok poľnohospodárstva v Európe datovať k prisťahovalectvu ľudí z Blízkeho východu, ktorí pochádzali z regiónu takzvaného úrodného polmesiaca, kde sa našli najstaršie stopy poľnohospodárstva.
Poľnohospodárstvo sa začalo prisťahovalectvom
Aby bolo možné tieto hypotézy otestovať pomocou genetiky, séria štúdií skúmala krátke úseky mitochondriálnej DNA - zdedené iba po ženskej línii - od kostí skorých farmárov a neskôr lovcov a zberačov. Výsledky tohto porovnania boli jasné: genetická výbava lovcov a zberačov sa významne líšila od genetickej výbavy raných poľnohospodárov. Výsledkom bola neolitická revolúcia a osídľovanie ľudí imigráciou.
Kvôli práci s mitochondriálnou DNA namiesto bunkového jadra sa táto priekopnícka práca spočiatku obmedzovala na materskú líniu. Pri tom neumožnili žiadne podrobné poznatky o pôvode a presnom genetickom zložení pravekých populácií ani o ich biologickom prínose pre dnešných Európanov. Pred dvoma rokmi sa priekopníckej štúdii podarilo prvýkrát dešifrovať a porovnať úplné genómy tucta lovcov a zberačov, ktorí žili pred 8 000 rokmi, a raného poľnohospodára v Európe, ktorý žil pred 7200 - 5400 rokmi. Na jednej strane sa ukázalo, že bunkové jadro DNA, to znamená genóm, týchto dvoch skupín sa tiež navzájom veľmi líšili. Na druhej strane sa ukázalo, že ranní poľnohospodári sú geneticky viac podobní súčasným obyvateľom Blízkeho východu ako európskym poľovníkom a zberačom. Mohla by sa teda potvrdiť aj imigračná teória raných poľnohospodárov z Úrodného polmesiaca.
Prisťahovalci z Eurázie
Štúdia priniesla ďalšie priekopnícke poznatky o pôvode a histórii vývoja Európanov: Dnešní Európania nesú nielen genetické stopy pôvodných Európanov, sú teda genetickou zmesou raných poľnohospodárov, lovcov a zberačov, ale zjavne sú tiež prostredníctvom tretej populácie ktorá, zdá sa, pochádza zo severnej Eurázie. Posledné uvedené možno nájsť dnes u všetkých Európanov, ale ani u lovcov a zberačov, ani u poľnohospodárov na začiatku ornej pôde, a preto je jasným znamením pre ďalšiu neskoršiu imigráciu.
Tri ďalšie štúdie publikované v roku 2015 skúmali genómy celkovo 230 prehistorických jedincov zo západnej Eurázie. Žili pred 8 000 až 3 000 rokmi a svojím genetickým zložením dokazujú veľký genetický rozdiel medzi ranými poľnohospodármi na ornej pôde a neskorými lovcami a zberačmi v Európe. Bolo by možné preukázať, že prví poľnohospodári v Európe vykazujú neuveriteľne vysokú genetickú podobnosť s prvými poľnohospodármi v Anatólii a súčasnými obyvateľmi Sardínie. Z toho vyplýva, že Sardínia, po tom, čo ju pred 7000 rokmi kolonizovali poľnohospodári na rannej ornej pôde, ťažko získala ďalšie genetické zložky mimo ostrova. Pokiaľ ide o históriu vývoja, genómové analýzy 230 kostier ukázali, že podiel DNA lovcov a zberačov u raných poľnohospodárov v strednej Európe po ich prisťahovaní opäť vzrástol. Z toho sa vyvodil záver, že raní poľnohospodári po ich prisťahovaní do Európy nevysťahovali lovcov a zberačov, ktorí tam bývali, ale že obe populácie existovali paralelne niekoľko tisíc rokov a až potom boli geneticky zmiešané.
Jedna z troch štúdií výskumnej skupiny vedenej Wolfgangom Haakom z Inštitútu Maxa Plancka pre dejiny človeka v Jene tiež prvýkrát ukázala, že okrem prisťahovalectva poľnohospodárov na začiatku ornej pôdy do Európy došlo aj k ďalšej masívnej genetickej imigrácii. Toto sa udialo v dobe medi pri prechode medzi stredným a koncom neolitu asi pred 4800 rokmi v strednej Európe a o niečo skôr a neskôr v iných častiach západnej Ázie.
Rozšírili sa aj stepní nomádi
Prvé väčšie prisťahovalectvo do Európy pred asi 7 500 rokmi sa dá dobre vysvetliť zmeneným životným štýlom: Poľnohospodárstvo a chov dobytka umožnili stabilnejšie zásobovanie potravinami, čo viedlo k nárastu populácie, čo malo za následok územnú expanziu poľnohospodárov na ornej pôde. Druhý veľký posun v genetickom zložení Európanov asi pred 4800 rokmi v dôsledku masívneho prisťahovalectva z pontskej stepi sa dá zle vysvetliť iba odlišným spôsobom života, pretože to je - prinajmenšom v strednej Európe - tak u prisťahovalcov zo stepi, ako aj u tí, ktorí už bývali, boli poľnohospodári a farmári. Možným vysvetlením by to mohla byť vyššia produkcia potravín medzi prisťahovalcami zo stepi v dôsledku rozvoja pasienkov nevhodných na ornú pôdu, tiež ozbrojené konflikty (čo naznačujú archeologické nálezy) alebo kolaps miestnej populácie ornej pôdy v dôsledku výskytu chorôb.
Šírenie moru
Posledné vysvetlenie nabralo na obrátkach v roku 2015, keď sa genetikom a archeológom spolupracujúcim so Simonom Rassmussenom z Kodanskej univerzity podarilo po prvý raz zrekonštruovať morové genómy z kostier zo staršej doby bronzovej. Najstaršie vyšetrované morové patogény pochádzajú z kostí zo stredoázijskej stepi starých okolo 5200 rokov. Choroba mohla vzniknúť tam a rozšíriť sa na západ spolu s obyvateľmi stepí. To naznačuje, že vedci v okolí Rassmussenu tiež našli to, čo hľadali, na 4500 rokov starých kostrách zo strednej Európy a pobaltských štátov. Je možné, že k prvej veľkej morovej epidémii došlo pred 5 000 rokmi, ktorá sa šírila na západ od stepi a ovplyvnila prvých európskych poľnohospodárov viac ako nomádov pontskej stepi. Tí druhí pravdepodobne vždy žili s morovým patogénom, a preto mohli mať vyššiu imunitu. Epidemický kolaps európskej poľnohospodárskej populácie na ornej pôde mohol zase vytvoriť populačné vákuum, do ktorého by mohli preniknúť stepní nomádi.
Genetické štúdie pôsobivo potvrdzujú, že migrácia a mobilita boli vždy súčasťou dejín ľudstva: Všetci dnešní Európania sú potpourri génov z rôznych častí Eurázie, ktoré sa v priebehu uplynulých tisícročí zmiešali a medzi dnešnými obyvateľmi Európy nie je možné určiť jasné genetické vymedzenie. . Z genetického hľadiska nemožno považovať žiadne národy za nezávislú populáciu. Ďalším poznatkom je, že v dejinách Európy sa inovácie vždy dostali do Európy s veľkým prisťahovalectvom, bez ktorého by sme sa stále túlali po európskych lesoch ako lovci a zberači tmavej pleti.
Johannes Krause je riaditeľom Inštitútu Maxa Plancka pre dejiny človeka v Jene a vedie tam archeologické pracovisko.
Séria: Odkiaľ ľudia pochádzajú?
Preskúmanie spoločných koreňov všetkých ľudí je možno jedným z najdôležitejších vedeckých snáh, najmä v časoch šírenia populisticko-rasistických tendencií. Seriál „Odkiaľ pochádza človek?“ Je založený na sérii prednášok v Prírodovednom múzeu Senckenberg vo Frankfurte a na Goetheho univerzite vo Frankfurte nad Mohanom, ktorá poskytuje redaktorskú podporu týmto novinám a má za cieľ zostriť náš pohľad na Homo sapiens. Nejde len o ľudskú evolúciu ako celok, ale aj o rozvoj nášho myslenia a našej inteligencie, našich emócii a nášho vedomia o umení a estetike. Rozsah tém je jasný: Šesť prednášok medzinárodne uznávaných rečníkov je o úvahách presahujúcich hranice odborných disciplín.