dí druhu Homo sapiens.
Mitochondriálna DNA (medzinárodná skratka mtDNA) je menšinová súčasť genómu zložitých organizmov. Ako vyplýva z jej názvu, patrí mitochondriám, organelám, ktorých sú v našich bunkách desiatky až tisíce.
Menšinová, avšak funkčne mimoriadne dôležitá. Mitochondrie totiž majú „pod palcom" taký kľúčový rezort organizmu, ako je energetika. Nečudo, že ich defekty súvisia s celým radom vážnych chorôb.
Zložité organizmy spravidla dedia mtDNA po materskej línii. Vedci túto zložku DNA rozsiahle využívajú na výskumy populačných vzťahov a evolúcie.
Pravekí supergrizzlyovia
Jaskynný medveď (Ursus spelaeus) obýval Európu pod hranicou zaľadnenia a Blízky východ pred 300-tisíc až 15-tisíc rokmi. Vymrel na konci poslednej doby ľadovej. Uprednosťoval vápencové úseky lesnatých podhorských a horských oblastí.
Meno dostal podľa očividného záveru, že sa v jaskyniach zdržiaval väčšinu roka, nielen v čase zimného spánku ako dnešné medvede. Bolo to skutočne mohutné zviera.
Malo veľkú a širokú lebku s pomerne vysokým a kolmým čelom. Dosahovalo hmotnosť až 600 kilogramov (podľa niektorých názorov dokonca až tonu!) a výšku 3,5-metra.
V priemere bolo asi o tretinu väčšie ako dnešný veľký hnedý medveď. Vývoj chrupu však naznačuje, že na rozdiel od jeho predkov čoraz viac bylinožravé, vrátanej tuhej vegetácie. Vďaka tomu ekonomickejšie hromadilo tukové zásoby pre zimný spánok. Potvrdili to aj analýzy izotopového zloženia kostí. No podľa izotopov bolo v niektorých oblastiach areálu v značnej miere mäsožravé. Samce bývali o dosť väčšie ako samice.
Jaskynný medveď podľa všetkého najviac pripomínal dnešného severoamerického grizzlyho, jeden z poddruhov medveďa hnedého.
Foto: First People
Bylinožravec, nebylinožravec, tak ako pri dnešnom oveľa všežravejšom a pomerne mäsožravom grizzlym, stretnúť znenazdajky zoči-voči rozzúreného jaskynného medveďa, či ho dokonca ešte viac rozzúriť, zaiste vyžadovalo, aby vtedajší Praeurópania prekonali šok a okamžite pozbierali všetku odvahu. Veď aj grizzly na obrázku si plne zaslúži predmetné poddruhové meno - horribilis, čo je lat. strašný (Ursus arctos horribilis).
FOTO - First People
Medveď a človek
Jaskynné medvede sa dožívali asi 20 rokov. V prírode asi nemali nepriateľov. Nanajvýš slabé a choré jedince podľahli svorkám vlkov či jaskynných hyen. No človek ich lovil a vyháňal z jaskýň.
Súčasne ich však uctieval. Počínajúc neandertálcami, ako ukazujú na kamennú podložku poukladané a kamennou doskou prekryté medvedie lebky v švajčiarskej jaskyni Drachenloch, spolu s ďalšími lebkami a inými medvedími kosťami v tejto a ďalších jaskyniach rozložených po veľkej časti Európy, najmä vo Francúzsku a v Taliansku, ale aj v strednej.
Jaskynné medvede sa očividne stali predmetom kultu neandertálcov, praľudí druhu Homo neanderthalensis. Keď neskôr prišli do Európy skorí Homo sapiens, jaskynný medveď vstúpil aj do ich panteónu - popri kostiach to dokazujú kostenné a hlinené figúrky, ale najmä maľby medveďov.
Príkladom je jaskyňa Chauvet- Pont d´Arc v juhofrancúzskom departemente Ardèche, objavenej v roku 1994. Jej vstup sa nachádza v nadmorskej výške 240-metrov. Dnes sa považuje za miesto s najstaršími presne datovanými pravekými nástennými maľbami, ktorých autormi boli členovia nášho druhu. Pred približne 32-tisíc rokmi. Skvele sa hodí na výskumy, lebo ju minimálne narušili novodobí návštevníci.
Vľavo hore je mapa Francúzska s polohou jaskyne Chauvet-Pont d´Arc, v pravej polovici pôdorys jaskyne - vstup je na ňom vpravo dole, červená a čierna farba do angličtiny preložených názvov jaskynných priestorov označujú, akú farbu kde-tam majú nástenné maľby. Vstup do jaskyne je dole, hneď vpravo vedľa mierky. Vľavo dole je záber miesta v Galérii šrafov s po dne jaskyne rozhádzanými medvedími kosťami. Fialová šípka označuje zlomok hrudnej kosti, z ktorého vedci odobrali mimoriadne zachovalú vzorku mtDNA.
Ilustrácia: PNAS
Pokladnica nielen umenia
V Chauvet sa našlo vyše štyritisíc kostí jaskynného medveďa vrátane lebiek, roztriedené do 130 súborov. Medvede tam žili od doby najmenej niekoľko tisíc rokov pred príchodom Homo sapiens.
Kosti patrili pomerne homogénnej medvedej populácii, v ktorej prevládali samice. Ich zachovalosť lákala. Vedci sa rozhodli, že vyťažia genetický materiál.
Na absolútny primát tým neašpirovali. Veď už v roku 2005 vyšiel v časopise Science článok americko-európskeho tímu, ktorý zo zuba a kosti dvoch jaskynných medveďov spred vyše 40-tisíc rokov, pochádzajúcich z jaskýň Ochsenhalt a Gamssulzen v Rakúsku, izoloval malé úseky jadrovej DNA a vyšli aj ďalšie, podobne užšie vymedzené štúdie.
Tím Jeana-Marca Elaloufa z Ústavu biológie a technológií pri CEA (francúzska atómová komisia) v Saclay však v Chauvet predsa len dosiahol primát. Izoloval a preskúmal úplnú mtDNA jaskynného medveďa. To je pokrok - dosiaľ bola známa iba asi z desiatich percent.
Stabilná mikroklíma jaskyne skutočne pomohla uchovať DNA. Ako najsľubnejšia sa ukázala hrudná kosť. Ležala vedľa pravekých ľudských stôp, vedúcich z Galérie šrafov (Gallery of the Crosshatches, pozri mapku vyššie) do Siene lebky (Chamber of the Skull).
Jej vek vedci rádiouhlíkovo určili na 31 870 rokov. Získali z nej prekrývajúce sa sekvencie mtDNA, ktoré poskladali do úplného mitochondriálneho genómu, 16 850 „písmen" DNA. Elalouf to so štrnástimi francúzskymi a holandskými kolegami oznámil online v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences USA, prvou autorkou článku je Céline Bonová.
Táto fotomontáž zhŕňa všetko podstatné - vpravo je realistická maľba jaskynného medveďa z Chauvet, na jej pozadí "písmená" DNA, vľavo medvedia lebka a na kruhu, symbolizujúcom kruhový mitochondriálny genóm, sú názvy jednotlivých génov, ktoré kódujú rovnomenné bielkoviny.
Ilustrácia: Philippe Fosse, Dominique Baffier, Valérie Feruglio
Všetky medvede, veľké aj malé
Úplná sekvencia mtDNA jaskynného medveďa má 16 810 „písmen" DNA. Podľa očakávania spadá do rozpätia dnes žijúcich medveďov, ktoré siaha od 16723 pri ľadovom čiže bielom po 17 044 pri tibetskom.
Vo všetkých prípadoch mtDNA obsahuje gény pre 13 bielkovín a 24 transferových a ribozómových RNA (kyselín ribonukleových, ktoré realizujú syntézu bielkovín).
Rozdiely sekvencií sú malé. Aby sa dala porovnať mtDNA všetkých medveďov, Elaloufov tím pridal k známej úplnej mtDNA medveďa hnedého východnej línie úplnú sekvenciu mtDNA hnedého medveďa západnej línie. Získali ju vďaka vzorke tkaniva odobratej zvieraťu, žijúcemu pri Guzete v departemente Ariège vo francúzskych Pyrenejách.
Potom ju spolu s úplnou mtDNA jaskynného medveďa porovnali s ďalšími desiatimi úplnými mtDNA dnes žijúcich medveďov a pre lepšiu perspektívu - akú ponúka evolučný odstup - aj s úplnou mtDNA pandy veľkej. Potvrdili blízku príbuznosť hnedého a ľadového medveďa. Jaskynný sa však od ich spoločnej línie odčlenil skôr, ako sa rozišli. „Hnedobiela" skupina a jaskynný medveď sa predtým spoločne vyčlenili z línie, ktorá dospela k ostatným dnešným medveďom, ako sú americký čierny (baribal), alebo tibetský a malajský.
Stručné dejiny medveďov
Aké je teda aktuálne datovanie kľúčových udalostí evolúcie medveďov? Ich spoločný predok sa rozišiel s líniou, ktorá viedla k pandám, pred 12 miliónmi rokov.
Prvý druh, ktorý už zreteľne pripomínal dnešné medvede a ich spoločný predok, Ursus minimus boeckhi, sa objavil pred približne 6 miliónmi rokov.
Najprv sa od hlavnej medvedej línie pred zhruba 2,8 miliónmi rokov odčlenili čierne medvede. „Hnedobiela" skupina sa potom rozišla s líniou jaskynného medveďa pred asi 1,6 miliónom rokov. Ich spoločným predkom bol druh Ursus deningeri.
Východná a západná línia hnedého medveďa sa rozišli pred 550-tisíc rokmi a napokon západná línia hnedého s líniou ľadového pred 350-tisíc rokmi. To je v súlade s najnovšími genetickými údajmi o hnedých medveďoch, žijúcich v severovýchodnej Európe, podľa ktorých žil ich posledný spoločný predok pred 174-tisíc rokmi.
Kostra jaskynného medveďa poskladaná v autentickom prostredí.
Foto: Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology
Konečne úplná mtDNA aj zo zvieracej kosti
Skúmanie DNA vymretých zverat sa začalo - prečítaním zlomkov - pred vyše dvomi desaťročiami juhoafrickou zebrou kvagga, vyhubenou v 19. storočí.
Pokračovalo úplnou mtDNA nelietavého pštrosovitého vtáka moa z Nového Zélandu, ktorý vyhynul pred niekoľkými storočiami, azda už okolo roku 1300, a nedávno zatiaľ vyvrcholilo úplnými mtDNA srstnatého mamuta a jeho príbuzného mastodonta.
V prípade mamuta sa navyše podarilo izolovať úseky jadrovej DNA. Zdrojom DNA boli ale vždy tkanivá zachované v múzeách alebo v prírode, ako v sibírskej zmrznutej pôde. Úspech s úplnou mtDNA jaskynného medveďa posúva výskum ku druhom, z ktorých sa nám zachovali iba kosti. (Analýzy DNA z kostí praľudí ako neandertálcov teraz nechajme bokom, hoci zaiste tiež išlo o živočíchy.)
Hlavný zdroj: Proceedings of the National Academy of Sciences USA Early Edition z 27. októbra 2008.
