Krzyżowanie się naszych przodków z neandertalczykami ma swoje konsekwencje. Naukowcy ustalili, że osoby identyfikujące się jako tzw. ranne ptaszki odziedziczyły swoje upodobania do wczesnego wstawania po naszych wymarłych krewniakach.
Współcześni ludzie wywodzą się z Afryki. Tamtejsze czynniki środowiskowe ukształtowały wiele ich cech biologicznych. Około 70 tys. lat temu przodkowie współczesnych ludzi zaczęli migrować do Eurazji, gdzie zetknęli się z nowym, zróżnicowanym środowiskiem, w tym z większą zmiennością temperatury i większymi zmianami związanymi z porami roku, jak chociażby krótszymi dniami w zimie.
Ale neandertalczycy czy denisowianie żyli w Eurazji na długo przed przybyciem na te rejony człowieka współczesnego. Uważa się, że te archaiczne homininy oddzieliły się od współczesnych ludzi około 700 tys. lat temu, w wyniku czego nasi przodkowie i archaiczne homininy ewoluowały w różnych warunkach środowiskowych. Doprowadziło to do akumulacji zmienności genetycznej i fenotypów specyficznych dla danej linii. Kiedy współcześni ludzie przybyli do Eurazji, krzyżowali się z archaicznymi homininami, co umożliwiło ludziom współczesnym pozyskanie wariantów genetycznych już dostosowanych do tych nowych środowisk. W badaniach z 2020 roku ustalono nawet, że wszyscy obecnie żyjący ludzie posiadają około 2 proc. neandertalskiego DNA (więcej na ten temat w tekście: DNA neandertalczyków obecne u wszystkich żyjących współcześnie ludzi).
Wcześniejsze badania wykazały, że większość cech archaicznych przodków odziedziczonych przez współczesnych ludzi nie była korzystna i została usunięta w wyniku doboru naturalnego, ale niektóre z tych wariantów genetycznych przetrwały. Na przykład niektóre archaiczne warianty genetyczne powiązano z różnicami w poziomie hemoglobiny u Tybetańczyków żyjących na większych wysokościach, odpornością immunologiczną na nowe patogeny, poziomem pigmentacji skóry i składem tłuszczu.
Spadek po neandertalczykach
Ale wróćmy do zmiany środowiska współczesnych ludzi. Środowiska eurazjatyckie, w których neandertalczycy i denisowianie żyli przez kilkaset tysięcy lat, znajdują się na wyższych szerokościach geograficznych i charakteryzują się bardziej zmiennymi warunkami jeśli chodzi o światło dzienne. Im dalej na północ, tym dni w zimie stają się krótsze. A poziom ekspozycji na światło ma konsekwencje biologiczne i behawioralne, które mogą prowadzić do adaptacji ewolucyjnych. Naukowcy już wcześniej szeroko badali ewolucję adaptacji okołodobowej u owadów, roślin i ryb, ale nie została ona dobrze zbadana u ludzi. W związku z tym sprawdzili, czy istnieją dowody genetyczne na różnice w zegarach dobowych neandertalczyków i współczesnych ludzi.
W nowych badaniach, które ukazały się na łamach pisma „Genome Biology and Evolution” (DOI: 10.1093/gbe/evad2030), naukowcy „uzbrojeni” w trzy genomy neandertalczyków i jeden denisowianina, porównali je z DNA setek tysięcy współczesnych ludzi zebranych w brytyjskim Biobanku. Ta duża biomedyczna baza danych zawiera informacje genetyczne różnych osób wraz z informacjami dotyczącymi ich stylu życia i ogólnego zdrowia.
Uczeni przyjrzeli się 246 genom, które pomagają kontrolować zegar biologiczny. Porównali wersje genów wymarłych homininów z wersjami występującymi u współczesnego człowieka. Odkryli ponad 1000 mutacji, które dzielili tylko współcześni ludzie i jeden lub więcej neandertalczyków lub denisowianin. Dalsza analiza wykazała, że wiele z tych mutacji prawdopodobnie miało istotny wpływ na działanie zegara biologicznego.
Następnie naukowcy przyjrzeli się wariantom genetycznym związanym z zegarem biologicznym, które niektórzy żyjący ludzie odziedziczyli od neandertalczyków i denisowian. Znaleźli wiele wariantów mających wpływ na preferencje dotyczące snu. Co więcej, warianty te wpływają na skłonność do wczesnego wstawania.
Zegar biologiczny
– Analizując fragmenty DNA neandertalczyka, które pozostają w genomach współczesnego człowieka, odkryliśmy uderzającą tendencję – powiedział John Capra z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco. – Wiele z nich wpływa na geny regulujące zegar biologiczny u współczesnych ludzi, w większości przypadków zwiększając skłonność do bycia tzw. rannym ptaszkiem – dodał.
Skłonność do bycia rannym ptaszkiem mogła być ewolucyjnie korzystna dla naszych przodków żyjących na wyższych szerokościach geograficznych w Europie, a zatem byłaby cechą genetyczną neandertalczyka wartą zachowania. Dlaczego? Ta zmiana prawdopodobnie umożliwia szybsze dostosowanie zegara dobowego do zmieniających się wraz z porami roku wzorców oświetlenia. Szybsze i bardziej elastyczne zegary wewnętrzne umożliwiły szybszą adaptację do nowego dla współczesnych ludzi środowiska.
– Kiedy ludzie ewoluowali w tropikalnej Afryce, długość dnia wynosiła średnio 12 godzin – przyznał Mark Maslin z University College London, który nie był zaangażowany w badania. – Łowcy-zbieracze spędzają tylko 30 procent swojego czasu na zbieraniu pożywienia, więc 12 godzin to mnóstwo czasu. Jednak im dalej na północ, tym coraz krótsze stają się dni w zimie, a gdy brakuje pożywienia, należy je zacząć zbierać, gdy tylko pojawi się światło – dodał.
Ale wzorce snu i czuwania to nie jedyne cechy, które można przypisać neandertalskim genom. Badania z października tego roku wskazują, że osoby, które posiadają warianty genów odziedziczonych po neandertalczykach, są bardziej wrażliwe na niektóre rodzaje bólu (więcej na ten temat w tekście: Geny odziedziczone po neandertalczykach odpowiedzialne za większą wrażliwość na ból).
Warto zaznaczyć, że odkrycia te nie dowodzą, że neandertalskie geny są odpowiedzialne za nawyki związane ze snem u wszystkich osób, które wcześnie wstają. Na to, kiedy ludzie się budzą, może wpływać wiele różnych czynników, poza genetycznymi, w tym czynniki społeczne i środowiskowe. Badanie ma też ograniczenie związane z analizowanym materiałem genetycznym współczesnych ludzi, bo pochodził z brytyjskiego Biobanku, zatem dotyczy wyłącznie osób mieszkających w Wielkiej Brytanii.
Źródło: Oxford University Press, Smithsonian Magazine, fot. Pixabay/ CC0
