O powstawaniu Polaków. Tomasz Ulanowski
Читать онлайн книгу.
do stu miligramów kościanego pyłu. Po wstępnych poszukiwaniach neandertalskiego mtDNA (mitochondrialnego, innego niż DNA mieszczące się w jądrze każdej komórki, przechowywanego w znajdujących się poza jądrem mitochondriach, czyli komórkowych elektrowniach, i dziedziczonego przez dzieci wyłącznie po matce) wybrali do dalszych badań trzy najbardziej obiecujące odłamki kości – ramion i nóg.
Były one, oczywiście, bardzo zniszczone. Stare neandertalskie DNA uległo przez kilkadziesiąt tysięcy lat mocnemu rozkładowi. Aż 96 procent materiału genetycznego, który znaleźli naukowcy, należało do… mikroorganizmów zasiedlających szczątki.
Szukali zatem igły w stogu siana.
Musieli też ogromnie uważać, żeby nie zanieczyścić antycznego DNA swoim własnym. Dlatego pobierali i analizowali je w tak zwanych pomieszczeniach czystych, przypominających te używane podczas prac nad sondami kosmicznymi czy podzespołami do komputerów. Wewnątrz poruszali się w chirurgicznych uniformach, wchodzili do laboratorium i opuszczali je w powiewie powietrza przeczesywanego sterylizującymi promieniami ultrafioletowymi. Pomieszczenia badawcze zabezpieczono też filtrami i drzwiami ciśnieniowymi – w środku panowało wyższe ciśnienie niż na zewnątrz – przez co zminimalizowano ryzyko przedostania się zanieczyszczeń do wnętrza laboratorium.
Dzięki tym wszystkim zabiegom uzyskano zaledwie kilka elementów – fragmentów neandertalskiego genomu – w układance liczącej tysiące puzzli. Co można było z nimi zrobić, żeby ułożyć pełniejszy obraz bliskich stosunków, jakie kilkadziesiąt tysięcy lat temu nawiązywali nasi przodkowie z gatunków Homo sapiens i Homo neanderthalensis?
Tu do akcji przystąpili profesor Reich i doktor Nick Patterson, brytyjski matematyk z Harvardu i MIT, który zanim wkroczył na genetyczne pole minowe, przez dwie dekady zajmował się kryptografią, szyfrując i rozkodowując informacje dla tajnych służb Zjednoczonego Królestwa i Stanów Zjednoczonych, a przez dekadę budował modele matematyczne prognozujące zachowanie się rynków finansowych.
Obaj naukowcy opracowali tak zwany Test Czterech Populacji, który, jak podkreśla profesor Reich, jest dziś podstawową metodą analizy pokrewieństwa pomiędzy zbiorowościami. Polega on na porównywaniu tych samych rejonów na podwójnych helisach DNA należącego do genomów różnych populacji czy gatunków. W badaniach, których finałem była publikacja z 7 maja 2010 roku, uczeni wykorzystali DNA współczesnych Afrykanów, Azjatów, Europejczyków, neandertalczyków oraz szympansów. Porównując je, uzyskali obraz mutacji w tych samych miejscach poszczególnych genomów, które albo do siebie pasowały, albo nie.
Pokrywanie się mutacji oznaczało, że miał je wspólny przodek.
Okazało się jednak, że w niektórych rejonach DNA neandertalczycy dzielili więcej mutacji z Europejczykami i Azjatami niż z Afrykanami. Choć różnica była niewielka, to, jak wspomina profesor Reich, prawdopodobieństwo jej przypadkowości wynosiło mniej niż jeden na biliard (milion miliardów, czyli 1015). Wniosek był oczywisty – setki tysięcy lat po rozejściu się linii ewolucyjnych obu gatunków (dzięki tak zwanemu zegarowi molekularnemu badacze potrafią obliczyć tempo pojawiania się kolejnych mutacji), już w Eurazji, musiało dojść do ich ponownego, jakże owocnego spotkania.
Miłość niejedno ma imię. Często w ogóle trudno mówić o miłości. Kto wie, może jesteśmy owocami gwałtów, jakich mężczyźni jednego gatunku Homo dziesiątki tysięcy lat temu dopuszczali się na kobietach innego? Dla spokoju umysłu (człowiek jest mistrzem w samooszukiwaniu się; dzięki bajkom, które sobie opowiadamy, jesteśmy w końcu ludźmi) przyjmijmy jednak, że do większości ówczesnych międzygatunkowych zbliżeń doszło za zgodą obu stron.
Nawiasem mówiąc, łączące się w parę osobniki teoretycznie mogą spłodzić zdolne do rozmnażania się potomstwo wyłącznie w obrębie jednego gatunku. Fakt, że istniejemy, a po neandertalskich przodkach odziedziczyliśmy blisko 2 procent DNA znajdującego się w jądrach każdej z blisko 30 bilionów komórek budujących nasze organizmy, jest bezczelnym dowodem na to, że przyroda kpi sobie z prostych podziałów, którym chcielibyśmy ją poddać.
Nic nie jest tak proste, jak się wydaje.
Skomplikowany jest choćby sposób, w jaki dziedziczymy geny.
Genetycy porównują genom do księgi życia21. To w niej zawarta jest receptura na konstrukcję (i częściowo na zachowanie) osobnika danego gatunku, na przykład człowieka. Ta receptura, zupełnie jak babciny przepis na świąteczny makowiec, składa się z liter i słów. Litery – A i T oraz G i C – oznaczają zasady azotowe: adeninę, tyminę, guaninę i cytozynę, powiązane w te dwie pary na podwójnej helisie DNA. Słowa to geny, czyli sekwencje różnie ułożonych par zasad (nukleotydów).
Geny ewoluują niczym polszczyzna (choć o wiele wolniej). Przeskakujące w nich literki tworzą mutacje, zmieniając sens słów – podobnie do polskich „bóg” i „Bug”, choć nie zawsze aż tak radykalnie. Dzięki tym losowym zmianom, częściowo spontanicznym, a częściowo wywołanym przez czynniki środowiskowe, życie się zmienia, a dobór naturalny jest w stanie wymusić przetrwanie jednostek najlepiej przystosowanych do środowiska.
Gdyby nie to, nie byłoby nie tylko Polaków, ale nawet ludzi czy drzew. Życie trwałoby na poziomie chemosyntetyzujących mikrobów beztlenowych, takich, od których zaczęło się blisko cztery miliardy lat temu22. A może nie narodziłoby się nigdy (choć nie można wykluczyć, że zasiał je na Ziemi jakiś meteoryt – może dlatego sporo ludzi zachowuje się jak kosmici?), alboby padło podczas jednego z wielkich wymierań, których naukowcy naliczyli dotąd w historii Ziemi aż pięć? Wielu biologów ostrzega zresztą, że obecnie – dzięki ludziom – trwa szósta zagłada gatunków.
Księga życia gatunku Homo sapiens została zapisana trzema miliardami par liter (przypomnijmy – A–T i G–C), które tworzą blisko dwadzieścia tysięcy słów. Powstała z nich podwójna helisa DNA jest z kolei zwinięta w dwudziestu trzech parach chromosomów upchanych w jądrach komórek budujących ludzki organizm.
Te pary nie są przypadkowe. Jeden zestaw chromosomów dziedziczymy po mamie, a drugi po tacie. Stąd, podobnie jak u innych organizmów zwanych diplobiontami, nasza informacja genetyczna jest tak naprawdę zapisana w dwóch genomach. To dosyć przydatne, bo oznacza, że posiadamy dwa dublujące się zestawy genów – i jeżeli jakiś gen jest tak zmutowany, że zawarta w nim informacja może zaburzyć rozwój organizmu (na przykład wywołać chorobę genetyczną), to zawsze jest drugi w rezerwie.
Uważny czytelnik zaraz zapyta: „Jak to możliwe, że mamy w komórkach pary dwudziestu trzech chromosomów, ale swojemu potomstwu przekazujemy tylko jeden ich zestaw?”.
Pary ulegają rekombinacji podczas tworzenia komórek rozrodczych (jajowych albo plemników). Materiał genetyczny jest cięty, tasowany niczym talia kart i klejony od nowa. W komórkach rozrodczych z par pozostaje więc tylko pojedynczy zestaw 23 chromosomów, który każde z rodziców przekazuje potomstwu.
Jeden z tych chromosomów jest chromosomem płci. W komórkach jajowych jest to zawsze żeński X. Natomiast w plemnikach może się znaleźć albo żeński X, albo męski Y.
Dopiero po zapłodnieniu – kiedy plemnik wnika do komórki jajowej i łączy z nią swój materiał genetyczny, tworząc jedną komórkę, która szybko zaczyna się dzielić – dwa pojedyncze zestawy chromosomów (jeden od mamy, drugi od taty) łączą się w pary. Jeśli te płciowe to XX, po mniej więcej dziewięciu miesiącach rodzi się dziewczynka. A jeśli XY – chłopiec. Choć w praktyce jest to bardziej skomplikowane, bo na rozwój cech płciowych wpływają przeróżne hormony – matczyne i płodu, a nawet te przedostające się do obu organizmów ze środowiska – które kształtują dziecko jeszcze w macicy.
Uważny czytelnik ponownie coś zauważy – chromosom Y dziedziczą wyłącznie synowie i dziedziczą go wyłącznie po ojcu. A ponieważ nie ulega