Blandaður genapoki frá Neanderdal

Fyrir nokkrum árum tókst að raðgreina erfðaefni úr beinum Neanderdalsmanna, sem höfðu dáið fyrir um 30.000 árum.

Með því að skoða mismun á erfðaefni Neanderdalsmanna og okkar var hægt að meta að síðasti sameiginlegi forfaðir þessara tveggja tegunda lifði fyrir uþb. 400.000 árum.

En einnig kom í ljós að sumar raðir í erfðaefni Evrópu og Asíubúa voru mjög áþekkar röðum þessar útdauðu frænda okkar. Engar slíkar raðir fundust í Afríkubúum.

Þar sem leifar Neanderdalsmanna hafa bara fundist í Evrópu og Asíu er talið að þeir hafi alls ekki búið í Afríku. En einnig er vitað að Neanderdalsmenn og beinir forfeður okkar bjuggu á sama tíma í hinum heimsálfunum tveimur. Erfðafræðilegu gögnin sýna síðan merki um kynblöndun.

Gjöf frá Neanderdal

Tvær nýlegar rannsóknir (David Reich við Harvard háskóla og félaga hans, og Benjamin Vernot og Joshua M. Akey við Univeresity of Washington, Seattle) sýnir að gen Neanderdalsmanna voru að vissu leyti heppileg viðbót.

Fyrir nokkur gen í erfðamengi Asíu og Evrópubúa eru útgáfurnar úr Neanderdal algengar eða næstum allsráðandi. Það þýðir að nokkur gen (sem tengjast t.d. húð og litarhafti) eru ættuð úr Neanderdal. Að sama skapi hafa vissar útgáfur gena Neanderdalsmanna miðlað þoli gagnvart sjúkdómum. Þróunarfræðingar setja fram þær tilgátur að við kynblöndun Neanderdalsmanna og forfeðra okkar, hafi gen sem auðvelda líf á norðlægari breiddargráðum flust á milli tegundanna. Það er mun erfiðara að segja að útgáfa X af geni B sé tengd, t.d. nýtingu á D vítamíni eða þoli gagnvart berklabakteríu. Til að geta staðhæft slíkt þarf ítarlegri rannsóknir á starfsemi genanna.

Bland í genapokanum

En gögnin sýna einnig að einungis vissa hluta erfðamengisins má rekja til Neanderdals. Önnur svæði í menginu sýna enga vísbendingu um blöndun við Neanderdalsmenn. Þetta er sérstaklega áberandi á genaríkum svæði mengisins. Þar er mjög óalgengt að finna allel ættuð úr Neanderdal.

Það bendir til þess að genin hafi ekki getað unnið saman. Með öðrum orðum að Neanderdalsgenin hafi ekki virkað vel með genum Homo sapiens. Og því hafi þau horfið úr stofninum fyrir tilstuðlan náttúrulegs vals.

Þetta er undirstrikað af þeirri staðreynd að í 9 tilfellum má rekja stökkbreytingar sem valda sjúkdómum til Neanderdals. Um er að ræða stökkbreytingar sem ýta t.d. undir sykursýki og sjálfsofnæmi.

Valið gegn ófrjósemi

En sterkustu vísbendingu um hreinsun á Neanderdalsgenum má finna á X litningnum. Mikill minnihluti gena þar sýna merki um blöndun, og þær Neanderdals samsætur sem finnast eru í lágri tíðni í stofninum.

Það sama má sjá þegar skoðuð eru gen sem tjáð eru í eistum. 

Þetta tvennt bendir mjög sterklega til vals gegn ófrjósemi kynblendinga. Rannsóknir í ávaxtaflugum hafa einmitt sýnt að gen á kynlitningum, og gen tjáð í kynkirtlum eru oft tengd ófrjósemi í kynblendingum eða blendingum á milli afmarkaðra stofna.

Þannig að síðustu þá getum við glaðst yfir því að hafa fengið erfðabreytingar ættaðar úr forneskju. En um leið prísað okkur sæla yfir því að náttúrulegt val hafi hreinsað út mest af draslinu úr genapokanum frá Neanderdal.

Ítarefni:

Carl Zimmer New York Times 31. jan. 2014. Neanderthals Leave Their Mark on Us

Vernot, B. & Akey, J. M. Science http://dx.doi.org/10.1126/science.1245938 (2014).

Sankararaman, S. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature12961 (2014).

 Arnar Pálsson 25.5.2011 Getur verið að Neanderdalsmaðurinn hafi ekki dáið út heldur blandast nútímamanninum?

Athugasemdir

[Ingibjörg Ingadóttir (IP-tala skráð) 1.2.2014 kl. 00:31]

Takk fyrir fróðlega grein, Arnar. Þú talar um ákveðin áhrif af genum Neanderdalsmanna: "Þetta er undirstrikað af þeirri staðreynd að í 9 tilfellum má rekja stökkbreytingar sem valda sjúkdómum til Neanderdals".

Veist þú hvort nokkuð bendir til þess að N-genin tengist einhverfu, asperger og nördahætti? Ég hef heyrt svo marga tala þannig að álykta má að slíkt fyrirfinnist varla í Afríku, að þar séu engir einfarar/nördar, allir geri allt saman, o.s.frv. Ef þetta er rétt, sem ég veit EKKI, mætti álykta að ástæðan fyrir því að við hin, afkomendur Evrópu- og Asíufólks höfum sum hver þessi einkenni, sé einmitt blöndunin við N-manninn, kannski vegna þess hve genin blandast illa, eins og þú nefnir.

Ég hef aðeins menntaskólakunnáttu í líffræði, en hún nýtist mér samt til að skilja allar þessar rannsóknir á þróun og sögu mannsins sem nútíma erfðavísindi gera mögulegar. Er þessi tilgáta kannski eintóm vitleysa?

[Gunnar Th. Gunnarsson, 1.2.2014 kl. 04:48]

Ætli MS-sjúkdómurinn sé arfleifð Neanderdalsmanna? Sjúkdómurinn er algengastur meðal norrænna manna og mun sjaldgæfari í S-Evrópu og finnst ekki meðal Afríkumanna.

[Arnar Pálsson, 3.2.2014 kl. 11:59]

Takk Ingibjörg og Gunnar fyrir spurningar og umræður.

Nú eru þekktar nokkur þúsund stökkbreytingar sem tengjast auknum líkum á sjúkdómum, og fjölgar þeim á hverjum degi.

Fyrir hvern sjúkdóm, eins og t.d. sykursýki, eru þekktar margar stökkbreytingar í mörgum genum. Sama genið getur t.d. verið gallað á nokkra ólíka vegu, og hver breyting um sig eykur líkur á vissum sjúkdómi (en þá mismikið, eða veldur misalvarlegum áhrifum).

Og þessar stökkbreytingar sem ættaðar eru frá Neanderdal, bætast í þessa miklu flóru.

Þannig að svarið er að stökkbreytingarnar frá Neanderdal eru hluti af hópi breytinga sem geta stuðlað að sykursýki (gerð 2), alkóhólisma og öðrum sjúkdómum. Mikilvægt er að skilja að þær eru ekki eina erfðafræðilega orsökin. 

Þið bendið bæði á að sumir sjúkdómar eða einkenni eru misalgeng í Evrópu og Afríku. Hluti af ástæðunni er umhverfi, íslendingar fengu ekki húðkrabba fyrr en Kanaríeyjaferðir og ljósabekkir hófu innreið sína. Hinn hluti eru erfðir. Eins og áður, þá leggja gen úr Neanderdal til málanna, en líklega bara lítinn hluta kökunnar.

Mestur munur á tíðni arfgengra sjúkdóma á milli heimsálfa er tilkominn vegna sögu þjóðanna, fólksflutninga, blöndunar og flöskuhálsa í stofninum.

Einnig skiptir náttúrulegt val töluverðu máli, því það getur breytt tíðni stökkbreytinga mjög hratt. Til dæmis er stökkbreyting sem eykur framleiðslu laktasa mjög óalgeng í Afríku (finnst í 1 af 1000 einstaklingum). En hún jókst í tíðni í Evrópu og Asíu, sérstaklega hjá þeim sem tottuðu spena jórturdýra. Slíkt val getur leitt til þess að sumar stökkbreytingar eru mun algengari í Evrópu en Afríku. Og sumar stökkbreytingar geta aukið hæfni, en samt haft alvarlegar aukaverkanir (eins og aukið líkur á sykursýki, sjálfsofnæmissjúkdómum, krabba....).

[Ingibjörg Ingadóttir (IP-tala skráð) 4.2.2014 kl. 00:21]

Takk aftur fyrir svar þitt. Þá langar mig til að spyrja að öðru. Er vitað hvort N-genin eru komin meira frá formæðrum en forfeðrum? Er þetta klassíska mynstrið, að ráðandi karlar eignast afkvæmi með konum úr lægra settum hópi - en ekki öfugt. Eða lögðu Homo sapiens konur líka lag sitt við N-karla?

[Arnar Pálsson, 4.2.2014 kl. 09:17]

Sæl Ingibjörg

Það er mjög erfitt að segja til um þetta. Ég veit að það kom í ljós að hvatberagen hafa ekki flust til okkar frá Neanderdal. En hvatberar eru sérstakir að því leyti að þeir erfast bara frá móður til barna. Feður leggja afkvæmum aldrei til hvatbera.

Hins vegar veit ég ekki hvort að einhverjir Y litningar hafi komið frá Neanderdal. Það er amk ekki rætt sérstaklega í þessum nýlegu greinum.

En nýlegar rannsóknir á stéttaskiptingu í Indlandi sýna þetta mynstur sem þú ræðir um,  og ein fjallar um uppruna stéttaskiptingarinnar.

Tia Ghose Genetic Study Reveals Origin of India's Caste System 2013 LiveScience.com

Wooding S, ofl. Directional migration in the Hindu castes: inferences from mitochondrial, autosomal and Y-chromosomal data. Hum Genet. 2004 Aug;115(3):221-9. Epub 2004 Jul 1.