Indriķis Muižnieks

Kāpēc mēs esam tik atšķirīgi?

“Neandertāliešu gēni ir saglabājušies daudzos mūsdienu cilvēkos, secinājuši vairāku universitāšu zinātnieki, ziņo BBC. Konstatētais ir pārsteidzis daudzus pētniekus, jo līdz šim pieņemts, ka neandertāliešiem ir bijis maz kopīga ar mūsdienu cilvēku iedzimtajām īpatnībām. Lēsts, ka aptuveni 1–4 % no Eirāzijā dzīvojošo cilvēku genomu avots ir neandertālieši.”

Delfi, 2010. gada 7. maijā

Neandertālieši ir mūsdienu cilvēkam evolūcijā vistuvāk radniecīgā suga, varbūt pat pasuga Homo sapiens sugas ietvaros. Neandertālieši parādījās Eiropā pirms apmēram 300 000 gadiem, mūsdienu cilvēka senči – kādus 200 000 gadus vēlāk. Būdami fiziski spēcīgāki par mūsu senčiem, neandertālieši tomēr zaudēja konkurences cīņā un izzuda pirms aptuveni 30 000 gadiem. Izrakumos atrodami neandertāliešu skeleti un kauli, no tiem var izdalīt iedzimtības informācijas nesēju, DNS: ar četriem burtiem, četriem ķīmiskiem savienojumiem A, T, G un C kodētu, trīs miljardus burtu garu tekstu – genomu. Gēni ir šī teksta nodaļas, kuras apraksta organisma dramaturģijā darbojošās personas (proteīnus) un to attiecības.

Šā gada 7. maijā amerikāņu žurnālā Science, kurā publicēties ir visu zinātnieku sapnis, parādījās raksts [1. Green, Richard E., Pääbo, Svante. A Draft Sequence of the Neandertal Genome.
Science 328, 710-722, 2010. Raksts ir pieejams internetā brīvpieejā tāpat kā citi Science redakcijas skatījumā nozīmīgākie ziņojumi par panākumiem zinātnē.] un vairāki komentāri par lielas daļas neandertāliešu genoma atšifrēšanu. Četrus gadus Maksa Planka [2. Maksa Planka biedrība (MPB) ir Vācijas federālās valdības par 80 % finansēta (2009. gada budžets ~1, 3 miljardi eiro) nevalstiska organizācija – 80 kopīgi pārvaldītu zinātnisko institūtu kopa, kurā strādā ap 5000 zinātnieku un 8000 studentu, lielākoties universitāšu doktorantu. MPB institūtos ciešā sadarbībā ar Vācijas universitātēm notiek nekomerciāli pētījumi visās zinātņu nozarēs, īpaši pievēršoties inovatīvām un daudzdisciplinārām jomām, kuras universitātēs vēl nav nostiprinājušās vai kuru uzturēšana universitātēs ir pārāk dārga. MPB var salīdzināt ar bijušo PSRS Zinātņu akadēmijas un tās institūtu sistēmu.] Evolucionārās antropoloģijas institūtā Leipcigā 50 zinātnieku grupa biologa Svantes Pēbo un bioinformātiķa Ričarda Grīna vadībā strādāja, lai izdalītu un nolasītu DNS no 40 000 gadu vecām trīs neandertāliešu kaulu šķēpelēm, kuru kopējā masa nesasniedza pat gramu. Grūtības sagādāja gan tas, ka senā DNS bija sadalījusies ap 200 burtu garos fragmentos, gan tas, ka 98 % DNS paraugos bija baktēriju izcelsmes, jo tās gadsimtu gaitā bija atradušas mājvietu un savairojušās kaula patvērumā. Rezultāts nebūtu iegūts, ja pirms pieciem sešiem gadiem nebūtu izgudrotas jaunas DNS sekvencēšanas (nolasīšanas) metodes, kas vienā eksperimentā dod iespēju paralēli apstrādāt 96 000 paraugu, ja nebūtu izveidotas jaunas informācijas analīzes datorprogrammas, kas spēj atrast un sakārtot pārklājošos teksta fragmentus, analizēt to radniecību sekvencēšanas piegādātajā informācijas gūzmā, ja iepriekšējos desmit gados nebūtu nolasīti cilvēka un lielo pērtiķu genoma teksti.

Panākums un ieguldītais darbs ir tiešām fantastisks, tas neapšaubāmi ir pelnījis kolēģu atzinību un mediju uzmanību. Šķiet, ka žurnālistus visvairāk ieintriģēja Pēbo un līdzautoru ziņas par mūsu un neandertāliešu kopējiem gēniem.

Tomēr šai sakarā Delfos atrodamo BBC informācijas atreferējumu var salīdzināt ar baumām par pastnieka Petrova lielo laimestu: “Taisnība gan, tikai nevis Petrovs, bet Ivanovs, nevis tūkstoti, bet rubli, nevis loterijā, bet domino un nevis laimēja, bet zaudēja.” Īsi sakot, nevis 4 % cilvēku nes neandertāliešu gēnus, bet 4 % cilvēka genoma veido “neandertāliešu gēni”; nevis tikai dažos no mums tie ir, bet tie ir baltās un dzeltenās rases pārstāvjos, arī papuasos, bet nav melnajos (joruba) afrikāņos un pigmejos. Apzīmējums “neandertāliešu gēns” būtu liekams pēdiņās, jo runa jau nav par gēnu, kas mūsu tuvākajiem radiniekiem evolūcijā ir pilnīgi atšķirīgs no mums, bet gan par “drukas kļūdām”, nomainītiem burtiem iedzimtības informācijas tekstā, kas reizēm, bet ne vienmēr, izraisa arī vārdu (aminoskābju) nomaiņu darbojošos personu (proteīnu) raksturojumā. Šīs nelielās atšķirības dod iespēju noteikt, kurš genoms ir senāks, kurš jaunāks, kurš no kura ir cēlies, vai to starpā notikusi apmaiņa.

Cilvēka un šimpanzes genomā ir saskaitīts apmēram vienpadsmit miljonu atšķirību, kur viens burts aizstāts ar citu, iestarpināts vai aizmirsts. Varētu likties daudz, bet uz kopējo genoma garumu atšķirīgi ir tikai 0, 4 % no DNS secības, kamēr vairāk nekā 99, 6 procenti iedzimtības informācijas teksta cilvēkos un primātos ir identiska. Savukārt, ap 88 procentu cilvēka un šimpanzes DNS secības atšķirību vairs nav atrodamas, salīdzinot cilvēka un neandertālieša genomus, t.i., to teksts ir identisks par 99, 95 procentiem. Jebkura akadēmiskā godīguma uzraudzības programma atzītu Dabas māti par nelabojamu grēcinieci pašplaģiāta jomā.

Tomēr ne jau kopējā genomu radniecība mūs pārsteidz, lasot neandertāliešu iedzimtības tekstu. To mēs jau nojautām. Pārsteigums ir tas, ka neandertāliešu genoms, izrādās, satur pazīmes, kuras līdz šim uzskatījām tikai par savu, t.i., cilvēka īpašumu. Izmantojot analoģiju ar tekstiem, pieņemsim, ka šimpanzes genoma tekstā lietvārdiem ir tikai viena “viš’” dzimte un apritē ir termins “naģe” (atvainojos ventiņiem – nekā personiska, tikai piemērs). Vairums cilvēku turpretī lietvārdus lieto divās dzimtēs un vardi sauc par vardi, tikai dažas afrikāņu grupas turas pie termina “kobiņš”. Šobrīd iegūtais neandertāliešu genoma teksta atšifrējums parāda, ka tajā atrodams savienojums “viš’-varde”. Tātad “varde” nav nesen cilvēka evolūcijā iegūts, bet gan ar mūsu vecākajiem brālēniem kopīgi lietots objekta – gēna variants. Uz jautājumu, kurš ir “vardes” gēna īpašnieks, Grīns un Pēbo atbild viennozīmīgi: plūsma bijusi no neandertāliešiem uz cilvēkiem, nevis otrādi. Joruba afrikāņi un pigmeji ir saglabājuši cilvēku atzaram raksturīgo “kobiņa” gēnu, bet analizētie francūžu, ķīniešu un papuasu genomi saņēmuši “vardi” no neandertāliešiem.

Gēns nostiprinās populācijā, nonākot mātes iedzimtības līnijā. Mēs varam apjaust desmitiem gadu tūkstošu garumā risinājušās aizvēsturiskas drāmas sižetu. Pirmās nelielās mūsu senču grupas, kas pirms simt tūkstošiem gadu atstāja Āfriku, meklējot laimi plašajā pasaulē, nonāca kontaktā ar tur jau priekšā esošajiem neandertāliešiem. Robustajiem neandertāliešu zēniem mūsu smalkās pirmmātes neapšaubāmi likās iekāres cienīgs objekts.

Mazākumā esot, mūsu sentēviem nebija pretargumentu un nācās samierināties ar mazu jauktenīšu parādīšanos ģimenē. Tomēr bioloģiski pragmatiskā dzīves pozīcija neatļāva senčiem ieslīgt neauglīgā refleksijā par pāridarījumu. Tie turpināja vairoties, iespējams, vēl gūstot papildu attīstības impulsu no tālradniecīgās krustošanās, kā vēlāk teiks – no izvarošanas tiekot stiprāki. Galu galā kādreiz varenajiem neandertāliešiem izspiestiem, vajātiem un arī apēstiem nācās pamest evolūcijas skatuvi – noslēpties tās aizkulisēs, pieņemot jetiju, bigfūtu, almasu, sniega cilvēku vai kādus citus pseidonīmus.

Kas gēnu līmenī mūs padarīja par cilvēkiem un deva iespēju atdarīt neandertāliešiem par visiem viņu grēkiem? Informāciju pārdomām dod Pēbo un Grīna tabula par izmaiņām proteīnu struktūrā, salīdzinot cilvēku ar neandertālieti. Piecos proteīnos notikusi vairāk nekā viena aminoskābju nomaiņa, viens proteīns saīsināts. Trīs no šiem sešiem proteīniem darbojas saistībā ar rētu dzīšanu, apmatojumu un ādas pigmentāciju. Viens proteīns ir atbildīgs par lielāku spermatozoīdu kustīgumu. Vairāki proteīni, kuros notikusi pa vienai aminoskābes nomaiņai, ir saistīti ar smadzeņu darbības regulāciju – autismu, šizofrēniju, Dauna sindroma izpausmēm. Izmainīts arī proteīns, kas līdzdarbojas skeleta veidošanā. Negaidīti, bet runas un valodas spējām nepieciešamā gēna FOXP2 struktūra cilvēkam un neandertālietim ir identiska. Liekas, ka stabilākas psihiskās īpašības, spēja efektīvāk vairoties un labāk dzīstoša āda varētu būt bijuši cilvēka trumpji, konkurējot ar neandertālieti. Tomēr tas, ka atrastās mutācijas uzlabo, nevis pasliktina ādas vai smadzeņu funkcijas, ir tikai pieņēmums. Nav pierādījumu, ka šīs iedzimtības teksta maiņas dod kādas priekšrocības dabiskajā selekcijā. Spermatozoīdu kustīgums – tas gan, šī īpašība tiek pozitīvi selekcionēta gan pērtiķos, gan cilvēkā.

Vairāk nekā miljons teksta atšķirību cilvēka un neandertālieša genomā noved tikai pie apmēram 70 proteīnu izmaiņām no iespējamajiem 25 000 kandidātiem. Tā kā proteīnus kodējošā teksta daļa cilvēka genomā ir 2 procenti, tad skaidrs, ka vairākums mutāciju notikušas nekodējošajos 98 procentos genoma, kura teksts gan ir izlasīts, bet tajā ietvertais ziņojums nav saprasts. Vai tiešām šai genoma daļai ir tikai fona trokšņa loma, vai arī tā regulē gēnus kaut kādā šobrīd vēl nezināmā veidā – to rādīs laiks un tālākie pētījumi. Jo, ja reiz gēni tikai kodē proteīnus, bet proteīni gandrīz visur ir vienādi, tad kāpēc mēs esam tik atšķirīgi?

Raksts no Jūnijs, 2010 žurnāla

Līdzīga lasāmviela