physics4u - Η διαδικασία του διαχωρισμού ανθρώπου και χιμπατζή κράτησε 4 εκατομμύρια χρόνια ενώ ήταν μπερδεμένη

Άνθρωποι και χιμπατζήδες διαχωρίστηκαν από έναν ενιαίο προγονικό πληθυσμό μέσω μιας σύνθετης και όχι τόσο απλής και ξεκάθαρης διαδικασίας, η οποία κράτησε 4 εκατομμύρια χρόνια, σύμφωνα με μια νέα μελέτη που έγινε συγκρίνοντας το DNA από τα δύο είδη. Τελικά, η νέα ανάλυση αποκαλύπτει ότι το οριστικό σχίσμα επήλθε όχι πριν 7 εκατομμύρια χρόνια, αλλά πριν από 6,3 έως 5,4 εκατομμύρια χρόνια.

Η σχετική ηλικία των γενετικών αλλαγών μεταξύ των γονιδιωμάτων του ανθρώπου και του χιμπατζή, ποικίλλει μέσα σε μια περίοδο ~ 4 εκατομμυρίων ετών, ανάλογα με το ποιο σημείο του γονιδιώματος κοιτάζετε. Αυτό το σχήμα επεξηγεί αυτήν την άποψη (σημείωση -- αυτά δεν είναι τα πραγματικά στοιχεία). Παραδείγματος χάριν, το γονίδιο Α διαχωρίστηκε αρχικά πριν εκατομμύρια χρόνια από το γονίδιο Β. Μια ιδιαίτερη σημείωση είναι το χρωμόσωμα Χ, το οποίο εμπίπτει σχεδόν εξ ολοκλήρου στην εποχή αμέσως πριν από τη τελική διάκριση των ειδών

Στη νέα μακροχρόνια έγινε ανάλυση του διαχωρισμού ανθρώπων - χιμπατζήδων με, περίπου, 800 φορές περισσότερο DNA από ό,τι στις προηγούμενες μελέτες. Έτσι, οι ερευνητές από το Ινστιτούτο Broad του MIT και το Χάρβαρντ ήταν σε θέση να μάθουν όχι με ακρίβεια πότε, αλλά και για το πώς περίπου προέκυψαν τα αδελφικά είδη.

"Για πρώτη φορά είμαστε σε θέση να δούμε τις λεπτομέρειες που καταγράφονται στο DNA", τονίζει ο Eric Lander, διευθυντής του Broad. "Αυτό που τουλάχιστον μας λένε είναι ότι η διαφοροποίηση των ανθρώπων και των χιμπατζήδων ήταν πολύ ασυνήθιστη".

Οι ερευνητές υποθέτουν ότι ένα προγονικό είδος πίθηκων διαχωρίστηκε σε δύο απομονωμένους πληθυσμούς, περίπου, πριν 10 εκατομμύρια χρόνια, κατόπιν αυτά επέστρεψαν μαζί μετά από μερικές χιλιάδες χρόνια. Εκείνη την περίοδο οι δύο ομάδες, αν και ήταν κάπως γενετικά διαφορετικές, θα μπορούσαν να είχαν ζευγαρώσει για να σχηματίσουν έναν τρίτο, υβριδικό πληθυσμό.

Αυτός ο πληθυσμός θα μπορούσε να έχει διασταυρωθεί και με τον έναν ή και τους δύο από τους γονικούς πληθυσμούς του. Τότε, σε κάποιο σημείο μετά 6,3 εκατομμύρια χρόνια πριν, προέκυψαν δύο ευδιάκριτες γραμμές.

Μερικοί εμπειρογνώμονες πάνω στην ανθρώπινη εξέλιξη είναι δύσπιστοι για αυτό το ακριβές σενάριο, αλλά εντούτοις έχουν μείνει εντυπωσιασμένοι με τη μελέτη.

"Είναι μια συνολικά ψύχραιμη και εξαιρετικά έξυπνη ανάλυση", τόνισε ο Daniel Lieberman, ένας καθηγητής της βιολογικής ανθρωπολογίας στο Χάρβαρντ. "Το πρόβλημά μου είναι πως δεν μπορώ να φανταστώ το πώς θα έβλεπε ο δίποδος ανθρωποειδής τον χιμπατζή για να ζευγαρώσει, για να μην το θέσω το πρόβλημα απερίφραστα".

Οι προηγούμενες μελέτες, που σύγκριναν το DNA του ανθρώπου και του χιμπατζή, μπορούσαν να προσφέρουν μια εκτίμηση μόνο για το πόσο χρόνο πριν τα δύο είδη διαχωρίστηκαν, με τον μέσο όρο του ποσού της απόκλισης στα γονίδιά τους. Γενικά, εκείνες οι μελέτες έβρισκαν ότι ο διαχωρισμός έγινε περίπου πριν 7 εκατομμύριο έτη.

Αλλά μετά από την ολοκλήρωση του προγράμματος του γονιδιώματος των χιμπατζήδων το Σεπτέμβριο του 2005, ήταν δυνατό να εξετάσουν οι επιστήμονες το πώς έχουν εξελιχθεί τα συγκεκριμένα τμήματα του γενετικού κώδικα.

Η μελέτη του Ιδρύματος Broad, που θα δημοσιευθεί σε ένα μελλοντικό τεύχος του Nature, θα είναι η πρώτη που θα το κάνει.

"Εδώ υπάρχουν πολλές μεγάλες εκπλήξεις", λέει ο Lander.

Τα νέα στοιχεία προτείνουν ότι η διάσπαση του ανθρώπου - χιμπατζή ήταν πολύ πιο κοντά στο σήμερα, κι όχι πριν 7 εκατομμύρια χρόνια, που έδειχναν τα απολιθώματα και οι προηγούμενες μελέτες -- βεβαίως όχι νωρίτερα από 6,3 εκατομμύρια χρόνια πριν, ενώ το πιο πιθανόν σενάριο είναι η διάσπαση να έγινε πριν 5,4 εκατομμύρια χρόνια.

Τα στοιχεία, επίσης, δείχνουν ότι η διάσπαση του ανθρώπου - χιμπατζή πιθανώς κράτησε εκατομμύρια έτη. Κι αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι σε μερικά μέρη της ακολουθίας του DNA η γενετική διαφορά, μεταξύ των ανθρώπων και των χιμπατζήδων, είναι τόσο μεγάλη που αυτά τα γονίδια πρέπει να έχουν απομονωθεί το ένα από το άλλο σχεδόν πριν 10 εκατομμύρια χρόνια.

Αυτό αποτελεί ένδειξη ότι ορισμένα γονίδια που υπάρχουν και στα δύο είδη άρχισαν να αποκλίνουν αργότερα ή νωρίτερα από ό,τι άλλα γονίδια. Η λογική εξήγηση για το φαινόμενο αυτό είναι ότι τα δύο εξελικτικά παρακλάδια συνέχισαν να διασταυρώνονται για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η διαδικασία πλήρους διαχωρισμού ίσως διήρκεσε ένα εκατομμύριο χρόνια, ή ακόμα περισσότερο.

Αλλά σε μια άλλη θέση του DNA οι γραμμές του ανθρώπου και του χιμπατζή είναι τόσο κοντά, που αυτοί εμφανίζονται να έχουν ανταλλάξει ακόμα και γενετικό υλικό τουλάχιστον μέχρι 6,3 εκατομμύρια χρόνια πριν.

Μία από εκείνες τις περιοχές είναι το φυλετικό χρωμόσωμα Χ, το οποίο είναι πολύ ενδιαφέρων γονίδιο, γιατί παρουσιάζει τις εντονότερες ομοιότητες. Το χρωμόσωμα Χ φέρει πολλά από τα γονίδια που ελέγχουν τη γονιμότητα, και γι αυτό τα δύο συγγενικά είδη έπρεπε να έχουν παρόμοια Χ για να μπορούν να διασταυρωθούν.

"Τα γονίδια που κάνουν ένα φράγμα στη διασταύρωση των ειδών, βρίσκονται κυρίως στο Χ-χρωμόσωμα", εξηγεί ο κύριος υπεύθυνος της έρευνας David Reich.

Τελικά από όλες αυτές τις έρευνες προκύπτει ότι ο κοινός πρόγονος ανθρώπου και χιμπατζή διαχωρίστηκε σε δύο ξεχωριστούς πληθυσμούς πριν από 10 εκατομμύρια χρόνια. Ενώ λίγες χιλιάδες χρόνια αργότερα οι δύο ομάδες διασταυρώθηκαν - μολονότι είχαν κάποιες γενετικές διαφορές - για να δώσουν έναν τρίτο, υβριδικό πληθυσμό.

Ο υβριδικός αυτός πληθυσμός διασταυρώθηκε εκ νέου με τον έναν ή και με τους δύο προγονικούς πληθυσμούς. Οι διασταυρώσεις διακόπηκαν εντελώς μόλις πριν από 6,3 εκατομμύρια χρόνια το νωρίτερο. Αυτό που παραμένει άγνωστο είναι αν αυτό το υβριδικό είδος διασταυρώθηκε με τον άνθρωπο, με τον χιμπατζή ή και με τους δύο.