Medzinárodný tím zverejnil výsledky dekódovania vyše 60 percent DNA človeka neandertálskeho. Zistilo sa iba minimálne prekrývanie s DNA nášho druhu Homo sapiens, hoci neandertálci s nami zdieľajú napríklad gén, ktorý sa podieľa na schopnosti reči. Vedci sú skeptickí, či sa neandertálca niekedy podarí vyklonovať.
Človek neandertálsky (Homo neanderthalensis) je zrejme náš najbližší príbuzný v rámci ľudského rodu Homo. Podľa novších poznatkov už rozhodne neplatí stále v niektorých učebniciach (a prekvapivo i v múzeách) uvádzaný názor, že v jeho prípade ide o priameho predka či poddruh Homo sapiens. V rámci rodu Homo sme skôr akísi bratranci.
O najbližších príbuzných
Vyššie použitý podmienečný výraz „zrejme" sa v tejto súvislosti týka skutočnosti, že podľa analýz mitochondriálnej DNA neandertálca (vlani bola v časopise Cell uverejnená jej kompletná sekvencia) sme mali posledného spoločného predka pred približne 660-tisíc rokmi.
Najstaršie známe fosílie Homo sapiens majú oproti tomu „iba" 200-tisíc rokov. Všetky doterajšie poznatky naznačujú, že neandertálec pochádza z človeka heidelberského (Homo heidelbergensis) a ten zasa z človeka predchodcu (Homo antecessor), ktorý sa podľa všetkého vyvinul z človeka vzpriameného (Homo erectus).
Je možné, že podobný sled platí aj pre Homo sapiens - hoci jeho korene sú na rozdiel od neandertálca preukázateľne africké, takže sa hovorí o predchodcovských druhoch ako človek rodézsky (Homo rhodesiensis), čo je analógia človeka heidelberského na čiernom kontinente.
Nemožno však vylúčiť, že medzi nimi a vyformovaním sa Homo sapiens existoval zatiaľ neznámy medzičlánok z kategórie chronodruhov, teda takých, z ktorých sa postupom času vyvinie iný druh a samé zmiznú z fosílneho záznamu. (Chronodruhy predstavujú evolúciu „nahor", kým línia k neandertálcovi a línia k nám štepenie, evolúciu „do boku".) V takom prípade by nášho najbližšieho príbuzného zosobňoval práve predmetný medzičlánok.
Neandertálci a my
Tak či onak, prvými rozpoznanými objavmi kostí neandertálcov v Európe v polovici 19. storočia (sprvoti nerozpoznané sú ešte staršie) začali dejiny paleoantropológie, skúmania pôvodu človeka a jeho predkov. Koncom 19. storočia nasledoval objav fosílií človeka vzpriameného v Ázii a v roku 1924 lebky prvého australopiteka, slávneho Taungského dieťaťa, v južnej Afrike. Paleoantropológia sa tým definitívne zaviedla do vedy.
Nálezy neandertálskych kostí, spracovávané modernými výskumnými metódami, však ukázali, že anatómia neandertálcov vymedzuje skôr paralelnú ľudskú líniu, nie našich priamych predkov či poddruh Homo sapiens. Od roku 1997, keď analýzy prvých vzoriek mitochodriálnej DNA človeka neandertálskeho otvorili éru neandertálskej genomiky, pribúdalo v tomto zmysle aj čoraz viac genetických dôkazov.
Nejasné však bolo, či sa obidva druhy po kontakte v Európe pred cca 50-tisíc rokmi (na Blízkom východe asi skôr) krížili. S jednou možnou výnimkou - neandertálskeho dieťaťa z Portugalska - sa totiž nenašli kosti možných hybridov. Prví Homo sapiens v Európe niesli viaceré primitívne anatomické znaky. No doteraz uverejnené genetické analýzy pripúšťali iba minimálnu mieru kríženia. Ak vôbec, tak mužov Homo sapiens s neandertálkami.
Rekonštrukcia podoby neandertálskeho lovca. Neandertálci sa podľa výskumov izotopového
zloženia kostí takmer výlučne živili mäsom veľkých zvierat.
Ilustrácia: American Museum of Natural History
Neandertálec by dnes však medzi nás celkom dobre zapadol (v strede). Herec v tejto úlohe
na konferencii pri príležitosti 150. výročia pôvodného nálezu kostí človeka neandertálskeho v Neanderovom
údolí pri nemeckom Düsseldorfe.
Foto: Universität Bonn
Dvojtretinový neandertálec
Rovnaký záver teraz vyplynul z pracovnej verzie neandertálskeho genómu, ktorá predstavuje sekvenovanie vyše 60 percent jeho jadrovej DNA.
Na 175. výročnom stretnutí Amerického združenia pre pokrok vedy (AAAS) v Chicagu (USA) a simultánnom tlačovom brífingu, ktorý sa konal v Ústave Maxa Plancka pre evolučnú antropológiu (MPI-EVA) v Lipsku (Nemecko), to včera uviedli členovia tímu Svantea Pääboa z MPI-EVA. Tvoria ho bádatelia z Nemecka, USA, Chorvátska a Španielska.
Medzi americkými členmi dominujú pracovníci firmy 454 Life Sciences z Branfordu v štáte Connectitut, súčasti jedného z najväčších farmaceutických koncernov, švajčiarskeho Hoffmann-La Roche. Vďaka vynálezu aparatúry, ktorá paralelne sekvenuje až milióny malých zlomkov DNA, táto firma patrí k špičke svetovej genomiky.
Svante Pääbo s kolegami sekvenoval vyše jednej miliardy zlomkov DNA, ktoré novou metodikou, vyvinutou práve pre tento projekt, vyťažili z troch neandertálskych kostí. Tie sa našli v chorvátskej jaskyni Vindija, ktorá leží v krasovej oblasti pri hraniciach so Slovinskom.
Zodpovedá to približne 3,7 miliardám „písmen" DNA. Neandertálec mal genóm veľký ako Homo sapiens, 3,2 miliardy „písmen" DNA. No viaceré úseky neandertálskej sekvencie sa prekrývajú a iné zasa dosiaľ neboli zmapované.
Vedci odhadujú, že zatiaľ sekvenovali 63 percent neandertálskeho genómu. K celému genómu neandertálca teda vedie ešte dlhá cesta, no už táto predbežná verzia umožňuje zmysluplné porovnanie jednak s naším, jednak so šimpanzím genómom.
Štyria z hlavných aktérov sekvenovania neandertálskej DNA s kostrou svojho výskumného
subjektu - zľava Adrian Briggs, Johannes Krause, Svante Pääbo a Richard Green.
Foto: MPI-EVA
Tí istí v laboratóriu - ibaže vľavo stojí ešte ďalší kľúčový člen tímu, Martin Kircher.
Foto: MPI-EVA
Výhľad z vnútra jaskyne Vindija v Chorvátsku k jej vchodu. Väčšinu použiteľnej DNA vedci vyťažili
z kostí neandertálcov, ktorí tam žili pred približne 38-tisíc rokmi.
Foto: MPI-EVA
Pre sekvenovanie DNA najdôležitejší fragment neandertálskej kosti z jaskyne Vindija.
Našiel sa pri tamojších vykopávkach v roku 1980.
Foto: MPI-EVA
„Čistá" metodika
Pääbo s kolegami zaviedli pravidlá vykopávok a laboratórnej analýzy fosílnych kostí, ktoré minimalizujú riziko kontaminácie novodobou cudziou DNA. Zamedzili i takej kontaminácii a stratám fosílnej DNA počas samotného sekvenovania. Na tri miliardy „písmen" DNA im stačilo necelých pol gramu vzoriek neandertálských kostí. Určili, kde v pravekej DNA najčastejšie dochádza k chemickému poškodeniu, ktoré vedie k chybám sekvencií.
Takto dokázali rozlíšiť neandertálsku DNA od genetického materiálu mikróbov, ktoré kolonizovali kosti počas tisícročí, keď ležali v jaskyni Vindija. A napokon vytvorili nové, výkonnejšie počítačové algoritmy na zoradenie zlomkov neandertálskej DNA do správneho sledu, aby sa následne dali porovnať s genómom Homo sapiens.
Pre overenie, či výsledky získané na základe vindijských kostí sú typické pre neandertálcov všeobecne, sekvenovali niekoľko miliónov „písmen" DNA, ktorú vyťažili z kostí neandertálcom, ktorí žili na troch iných miestach Európy.
Išlo o 43-tisíc rokov staré neandertálske kosti zo španielskeho náleziska El Sidrón, ďalej 60-tisíc až 70-tisíc rokov staré z jaskyne Mežmajskaja na ruskom Kavkaze a napokon o vzorku z kosti prototypového jedinca človeka neandertálskeho, ktorý žil pred 40-tisíc rokmi v Neanderovom údolí pri nemeckom Düsseldorfe. (Tamojší nález z roku 1856 otvoril výskum týchto praľudí.)
Dokopy tak vedci disponovali vzorkami DNA šiestich neandertálcov, zaujímavé, že všetko žien. Táto okolnosť im však uľahčila stanovenie miery kontaminácie DNA moderných ľudí, lebo s kosťami narábali zväčša muži, nositelia chromozómu Y, ktorý neandertálky logicky nemali. Kontaminácia bola pod tri percentá.
Úsilie o zamedzenie kontaminácie novodobou DNA. Vedec opatrne vyberá neandertálsku
kosť na nálezisku El Sidrón v Španielsku.
Foto: MPI-EVA
Ešte starostlivejšie vedci postupovali pri práci s neandertálskymi kosťami v laboratóriu.
Foto: MPI-EVA
Hovorili ako my?
Bádatelia tak mohli porovnávať vnútri neandertálcov ako druhu a predovšetkým navonok voči nám. Potvrdili, že neandertálci zdieľali náš gén FOXP2, ktorý sa významne podieľa na schopnosti reči. Tento gén síce majú aj ľudoopy ako šimpanzy, ktoré nehovoria, lebo im chýba potrebná anatómia, no v ľudskom došlo ku dvom špecifickým zmenám. Teraz sa ukázalo, že obidve zdieľajú neandertálci. To síce ešte nedokazuje, že hovorili ako my (hoci na rozdiel od šimpanzov mali potrebnú anatómiu), ale je to pravdepodobnejšie ako opak.
Členovia Pääbovho tímu si tiež všímali gény ako tzv. Tau lokus, ktorý sa podieľa na starnutí mozgu a mikrocefalín-1, ktorý zasa zohráva kľúčovú úlohu vývoji mozgu. Obidva sa v istých variantách vyskytujú aj u dnešných ľudí a sú považované za genetický odkaz neandertálcov. No predbežné výsledky ukázali, že neandertálci prispeli nanajvýš k veľmi malej časti predmetnej genetickej premenlivosti dnešných ľudských populácií.
Vedci chcú pokračovať, pokým nebudú mať prekrývajúce sa sekvencie v objeme dvadsiatich neandertálskych genómov - z toho by mal vzísť prakticky úplný genóm. Jestvujúce technológie však neumožňujú uvažovať o prípadnom vyklonovaní neandertálca a podľa členov tímu je otázne, či sa to vôbec niekedy podarí.
Načo to je
Cieľom projektu sekvenovania genómu neandertálca je vyjasniť jeho evolučný vzťah k Homo sapiens a odhaliť genetické zmeny, ktoré anatomicky moderným ľuďom nášho druhu umožnili opustiť Afriku a počínajúc dobou pred približne 60-tisíc rokmi sa rýchlo rozšíriť z čierneho kontinentu do Eurázie a odtiaľ do Austrálie.
Neandertálci obývali Európu a Blízky východ, ich kosti sa však našli až v Uzbekistane a na západnej Sibíri v oblasti Altaja. Na evolučnú scénu vstúpili pred zhruba 300-tisíc rokmi. Ich posledné známe stopy pochádzajú z južného Španielska a datované boli do doby pred približne 25-tisíc rokmi.
Ako hlavné príčiny vymretia neandertálcov sa najčastejšie uvádzajú zhoršenie klímy a prenasledovanie zo strany Homo sapiens. To prvé je však menej pravdepodobné, veď neandertálci prežili najmenej dve ľadové doby. Podľa všetkého nezvládli súbeh viacerých nepriaznivých faktorov, blížiace sa maximum tretej ľadovej doby a úbytok zveri v kombinácii s priamym i nepriamym tlakom (lovecká konkurencia) nášho druhu po jeho príchode z Afriky.
Svante Pääbo sa zúčastnil na brífingu v Lipsku. V nedeľu má predniesť podrobnejší výklad na stretnutí AAAS v Chicagu. Jeho tím tieto výsledky oficiálne uverejní až o niekoľko mesiacov zvyčajnou formou článku vo vedeckom časopise. Za iných okolností by s ich prezentáciou vyčkali dovtedy, už teraz s nimi vystúpili na počesť 200. výročia narodenia Charlesa Darwina.
Hlavné zdroje: Komuniké Max-Planck-Gesellschaft a AAAS, obe z 12. februára 2009; The New York Times z 12. februára 2009.
