Dodano: 20 wrzesień 2019r.

Naukowcy zrekonstruowali wygląd tajemniczych denisowian

Naukowcy na podstawie analizy DNA wykonali pierwszą próbę rekonstrukcji wyglądu denisowian – wymarłej, tajemniczej grupy homininów. Badania pokazały, że denisowianie pod wieloma względami przypominali neandertalczyków, ale niektóre cechy wskazują, że byli podobni do nas.

 

Odkąd odkryto pierwsze fragmentaryczne szczątki denisowian w syberyjskiej jaskini, badacze szukając wskazówek na temat wyglądu tajemniczych homininów. W 2008 roku w Denisowej Jaskimi w górach Ałtaj na Syberii znaleziono kość palca. W jaskini znaleziono także kilka zębów należących do przedstawiciel tej wymarłej grupy homininów.

Ale to wystarczyło, by spróbować zrekonstruować wygląd denisowian. Zespół kierowany przez Davida Gokhmana i Lirana Carmela z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie odtworzył prawdopodobny wygląd młodej kobiety wyłącznie przy użyciu palety starożytnych wzorów DNA.

 

Opis tego, jak naukowcy przekształcili DNA w wygląd fizyczny, ukazał się na łamach pisma „Cell”.

Jednak próba rekonstrukcji wyglądu denisowian może być obarczona sporym błędem z prostego powodu. Cała kolekcja szczątków denisowian mieści się w małym pudełku. To różowawa kość palca, trzy zęby i kawałek dolnej szczęki znaleziony na Wyżynie Tybetańskiej. Żadna z tych skamielin nie jest wystarczająco duża lub kompletna, aby odtworzyć wiele szczegółów anatomicznych.

Ale naukowcy posłużyli się inną techniką. Opracowali przybliżony szkic anatomii denisowian na podstawie zmian epigenetycznych - chemicznych modyfikacji DNA, które mogą zmieniać aktywność genów. Ich podejście ujawnia, że denisowianie wyglądali podobnie do neandertalczyków, ale mieli pewne subtelne różnice, takie jak szersza szczęka i czaszka.

- Dostarczamy pierwszą rekonstrukcję anatomii denisowian – powiedział Carmel. - Pod wieloma względami denisowianie przypominali neandertalczyków, ale niektóre cechy wskazują, że byli podobni do nas, z kolei inne są całkiem wyjątkowe – dodał.

Ucznie zidentyfikowali 56 cech anatomicznych, które różniły denisowian od współczesnych ludzi i neandertalczyków. 34 z nich znajdują się w czaszce. Na przykład czaszka denisowianina była prawdopodobnie szersza niż współczesnych ludzi lub neandertalczyków. Prawdopodobnie mieli także dłuższy łuk zębowy.

Naukowcy wykorzystali dane genetyczne do przewidywania cech anatomicznych denisowian. Zamiast polegać na sekwencjach DNA, wyodrębnili informacje anatomiczne z wzorców aktywności genów. Te wzorce aktywności genów wywnioskowano na podstawie wzorców epigenetycznych - modyfikacji chemicznych, które wpływają na aktywność genów.

Epigenetyczne modyfikacje DNA mają głęboki wpływ na rozwój, choroby i większość cech biologicznych przez całe życie. Jedną z najlepiej zbadanych zmian epigenetycznych jest metylacja DNA, która często tłumi aktywność niektórych genów. Grupa metylowa rozkłada się po śmierci, więc nie można jej dostrzec w starożytnym DNA. Ale zespół uczonych odkrył sposób na identyfikację części starożytnego DNA, który kiedyś był metylowany, poprzez analizę wzorców uszkodzeń chemicznych, które narastają w DNA w czasie.

Fot. Maayan Harel

W 2014 r. zespół Carmela zmapował wzorce metylacji w genomach neandertalczyków i denisowian oraz zidentyfikował gen, dla którego wzorce te różniły się między wymarłymi grupami a współczesnymi ludźmi. Teraz badacze zidentyfikowali tysiące innych regionów genomu, w których wzorce metylacji denisowian i neandertalczyków różniły się od wzorców współczesnych ludzi. Porównali je z bazami danych modyfikacji epigenetycznych w tkankach ludzkich - gdzie znany jest wpływ na ekspresję genów - i stworzyli listę setek genów, dla których poziomy ekspresji prawdopodobnie różniły się.

Aby połączyć tę listę z cechami anatomicznymi, które miałyby wpływ na wygląd, badacze przyjrzeli się innej bazie danych, która kataloguje fizyczne skutki mutacji genetycznych u osób z rzadkimi chorobami.

- W ten sposób możemy przewidzieć, jak na które części szkieletu wpływa zróżnicowana regulacja każdego genu i w jakim kierunku zmieni się ta część szkieletu - na przykład dłuższa lub krótsza kość udowa - wyjaśnił Gokhman.

Aby przetestować tę metodę, naukowcy zastosowali ją najpierw do dwóch gatunków, których anatomia jest znana: neandertalczyka i szympansa. Odkryli, że około 85 proc, rekonstrukcji cech było trafnych w przewidywaniu, które z nich się różnią i w jakim kierunku się rozchodzą. Koncentrując się na przewidywaniach i kierunkach zmian, zamiast próbować przewidzieć dokładne pomiary, byli w stanie stworzyć pierwszy zrekonstruowany profil anatomiczny denisowian.

Carmel przyznał, że ​​prognozy dotyczące wyglądu fizycznego wykonane przy użyciu tego podejścia są względne. - Mogę powiedzieć, że palce są dłuższe, ale nie mogę powiedzieć, że są dłuższe o 2 milimetry – zaznaczył.

Technika ta zastosowana u denisowian wskazała, że homininy te miały wiele cech neandertalczyków, takich jak ich niskie czoło, wydłużona twarz, szerokie żebra i miednica, ale zidentyfikowali też pewne różnice, w tym szersze szczęki i czaszki.

Jednak nie wszystkich naukowców przekonują te badania. - Te pionierskie badania na pierwszy rzut oka wydaje się niemal jak science fiction – przyznał paleoantropolog Chris Stringer z Muzeum Historii Naturalnej w Londynie. Dodał, że ostateczny werdykt na temat dokładności portretu denisowian czeka na odkrycia większej liczby szkieletów.

Denisowanie stanowią ewolucyjną zagadkę od czasu odkrycia. Analizy DNA wykazały, że te starożytne homininy, które zamieszkiwały części Azji od około 300 tys. do 50 tys. lat temu, byli bliżej spokrewnieni z neandertalczykami niż z Homo sapiens. Denisowianie i neandertalczycy są najbliższymi wymarłymi krewnymi obecnie żyjących ludzi. Jeszcze 40 tys. lat temu te dwie grupy homininów zamieszkiwały Eurazję - neandertalczycy na zachodzie i denisowianie na wschodzie. Ich drogi ewolucyjne rozeszły się dużo wcześniej, bo jakieś 350 tys. lat temu,

 

Źródło: Nature, fot. Maayan Harel