Kto sú predkovia človeka? Nový výskum naznačuje, že ľudský druh nie je taký, ako som si myslel
Strom života - alebo fylogenetický strom živých vecí - je, ako hovorí Carl Zimmer, uznávaný americký autor populárno-vedeckých kníh, vizuálne znázornenie hypotézy, vyhlásenie o tom, ako si vedec myslí druhy spolu suvisia. Údaje, na ktorých sa vytvára fylogenetický strom, sa neustále zhromažďujú, pretože vedci objavujú nové druhy, nové metódy vzájomného porovnávania druhov a nové kritériá na porovnanie, takže sa vždy objavujú nové hypotézy a strom - aspoň niektoré z vetiev. jeho - zodpovedajúcim spôsobom sa mení.
Ak mali vedci po dlhú dobu iba morfo-anatomické kritériá na porovnanie druhov, od polovice dvadsiateho storočia vstúpili do hry genetické údaje, ktoré viedli k obratu niektorých hypotéz, vzniku nových a realizácii nové modely fylogenetického stromu živých vecí.
V 70. rokoch začali genetici na Illinoisskej univerzite pod vedením Carla Woeseho porovnávať fragmenty genetického materiálu z veľkého množstva druhov a na ich základe nakreslili celý strom života. V ich práci pokračoval, okrem iných, od roku 1997 aj Norman Pace z University of Colorado.
Podľa ich názoru všetky formy života pozostávajú z troch hlavných vetiev fylogenetického stromu, nazývaných domény, na vyššej úrovni ako kráľovstvá.
Medzi eukaryoty patria zvieratá, rastliny, huby a prvoky. Všetky tieto odlišné formy života však majú veľa spoločných znakov, z ktorých najdôležitejšia je existencia jadra obsahujúceho genetický materiál vo forme DNA usporiadaného do kompaktnej formy zvanej chromatín (kombinácia DNA s určitými bielkovinami).
Ďalšou hlavnou vetvou sú baktérie; nemajú jadro - ich genetický materiál vytvára bakteriálny chromozóm, ktorý pláva v cytoplazme - a kopírovanie genetickej informácie sa uskutočňuje pomocou odlišných enzýmov ako sú enzýmy eukaryotov.
tretia vetva sa volá Archaea; Kým to podrobne neštudoval Carl Woese, myslelo sa, že archaea je druh baktérie (podobne ako oni, boli to prokaryoty, čo znamená, že nemali jadro, ktoré by obsahovalo genetický materiál), až na to, že produkovali metán a žili v močiaroch a na ďalších „zvláštnych“ miestach. Ale keď Woese porovnával archaeu s inými živými druhmi, zistil, že archaea má svoje vlastné špecifické vlastnosti, napríklad určité typy molekúl v membránach. (Neskôr sa zistilo, že archaea nežijú iba na podivných miestach, v extrémnom prostredí, pretože boli objavené na všetkých druhoch biotopov vrátane ľudského tela v črevnom mikrobióme.)
Máme teda do činenia s fylogenetickým stromom nakresleným na základe genetických charakteristík živých vecí, ktorý rozdeľuje formy života do troch hlavných kategórií, troch domén: eukaryoty, baktérie, archea.
Hypotéza týchto troch domén získala v priebehu rokov posilnenie, keď boli objavené nové druhy. Ale v určitom okamihu vyšli najavo komplikácie.
Najprv sa zistilo, že určité gény nezostávajú vždy na vetve, na ktorú boli pôvodne umiestnené, ale môžu migrovať. Fragmenty DNA z jedného druhu môžu prechádzať do iných druhov; to je napríklad odolnosť voči antibiotikám. V ľudskom čreve, kde je extrémne veľká a rôznorodá populácia mikroorganizmov, môžu gény, ktoré určujú rezistenciu na antibiotiká, prechádzať z jedného druhu baktérie na druhý. Niektorí vedci sa domnievajú, že tento prenos génov bráni správnej realizácii stromovej reprezentácie evolúcie. Iní sa domnievajú, že cirkulácia určitých génov z jedného druhu na druhý nemá negatívny vplyv na správnosť hypotézy týchto troch domén.
Druhou komplikáciou je polemika o počte hlavných pobočiek. Naozaj existujú tri oblasti, tri veľké vetvy ... alebo len dve?
Prvý, kto túto myšlienku presadil, bol James Lake z UCLA v roku 1984. Skúmal bunkové orgány nazývané ribozómy, ktoré sú „bielkovinovými továrňami“ bunky. Zistil, že ribozómy eukaryotov sú podobné určitým typom archaeí, čo naznačuje, že išlo o príbuzenstvo. (Takže z tohto pohľadu by sme my ľudia boli akýmsi archee.)
Nové výsledky výskumu v tomto smere sa nedávno objavili v článku publikovanom v časopise Proceedings of the Royal Society od Martina Embleyho z University of Newcastle a kolegov.
Do svojej analýzy zahrnuli niekoľko novoobjavených oblúkov, ktoré sa značne líšia od predtým známych druhov. Vedci porovnali 41 proteínových sekvencií zo všetkých týchto druhov, ako aj 64 génov z rôznych archeaov a eukaryotov.
Namiesto sledovania jediného fylogenetického stromu skonštruovali niekoľko takýchto stromov na základe študovaných génov a proteínov a potom ich navzájom porovnali, aby našli zhody. A zistili, že eukaryoty by sa najlepšie hodili medzi archaea ako ich podskupinu, nie ako samostatnú vetvu.
Prečo je to dôležité? Pretože eukaryotické organizmy (ktorých súčasťou je ľudský druh) pochádzajú z primitívnych archaeí, môžeme štúdiom archaeí porozumieť niektorým kľúčovým štádiám, ktoré viedli k vzniku eukaryotov. Napríklad naše bunky majú intracelulárnu kostru, akési mikroskopické „vystuženie“, ktoré udržuje ich štruktúru. Vedci nedávno objavili v archeách dve zo zložiek intracelulárnej kostry nachádzajúcich sa u ľudí: aktín a tubulín. Tiež sa zistilo, že v archaei, chromatíne, kombinácii DNA a proteínov, ktoré stabilizujú a zhutňujú reťazce DNA, sa dlho považovalo za špecifické pre eukaryoty.
Inými slovami, veľa charakteristík eukaryotov sa objavilo oveľa skôr, ako som si myslel, cca. 2 miliardy rokov, v primitívnych oblúkoch a zostali dodnes, v dnešných archaických druhoch.
Ďalej sú tu vedci, ktorí podporujú model 3 domén - archea, baktérie, eukaryoty - a ďalší, ktorí hľadajú - a nachádzajú - dôkazy o jednote medzi eukaryotmi a archeaami. Polemika zostáva otvorená a strom života ani zďaleka nenadobudol svoju konečnú podobu.