Jak Homo sapiens zdominował Ziemię? Mogła pomóc jedna zmiana

Tysiące lat temu homo sapiens nie był jedynym gatunkiem z drzewa rodowego człowieka. Obok nas żyli m.in. Neandertalczycy czy Denisowianie. Mimo że mogli wyróżniać się np. większą siłą, to jednak my ostatecznie zapanowaliśmy nad planetą.

Odpowiadała za to m.in. lepsza zdolność adaptacji. Jednak teraz grupa naukowców z ośrodków badawczych w Japonii i Niemczech odkryła poszlakę innej "broni", jaką ewolucja mogła dać Homo sapiens w rywalizacji ze swoimi najbliższymi kuzynami. Chodzi o jeden ślad chemiczny, który znajduje się w naszym mózgu.

Ten ślad odnosi się do enzymu - liazy adenylobursztynianowej (ADSL) - składającego się z łańcucha 484 aminokwasów. Bierze udział w syntezie puryn, podstawowego budulca DNA czy RNA. Posiadamy go do dziś, jednak w zmienionej formie, niż pierwsi przedstawiciele Homo sapiens.

Różnica tkwi w aminokwasie w sekwencji 429. U naszych przodków był alaniną, tzn. aminokwasem endogennym, który mógł być wytwarzany przez sam organizm. Dziś stanowi walinę, czyli aminokwas egzogenny, który powstaje dopiero po dostarczeniu pożywienia. Sprawia to, że dziś enzym ADSL jest mniej stabilny.

Naukowcy z Instytutu Nauki i Technologii na Okinawie oraz Instytutu Antropologii Ewolucyjnej Maxa Plancka postanowili sprawdzić, czy nawet tak niewielka zmiana mogłaby doprowadzić do pewnych modyfikacji w zachowaniu ewolucyjnym człowieka.

Podczas badań na genetycznie zmodyfikowanych myszach odkryto, że te z nowoczesną wersją enzymu miały nagromadzenie pewnych cząsteczek - zwłaszcza w mózgu - ponieważ zmniejszona aktywność ADSL oznaczała, że nie były one rozkładane tak skutecznie.

Badacze chcieli sprawdzić, czy ta zmiana może również wpływać na zachowanie. Przeprowadzili eksperyment, w którym myszy musiały reagować na sygnały dźwiękowe lub wizualne, aby uzyskać wodę. Samice myszy z nowoczesną wersją enzymu ADSL były szybsze i skuteczniejsze w zdobywaniu wody, gdy były spragnione. Okazało się, że ta niewielka zmiana może poprawić podejmowanie decyzji lub konkurencyjność, gdy zasoby są ograniczone.

Taka prawidłowość sugeruje, że istnieje pewny mechanizm ewolucyjny, aby obniżyć aktywność enzymu ADSL. Naukowcy zagłębili się w genomy ludzi i odkryli, że prawie wszyscy współcześni Homo sapiens niosą zestaw zmian genetycznych w części genu ADSL, która nie koduje bezpośrednio białek. Co ważne, zamiast zwiększać jego aktywność w celu nadrobienia wcześniejszej mutacji, zmiany te w rzeczywistości jeszcze bardziej obniżają jego aktywność, szczególnie w mózgu.

Dowody genetyczne wskazują natomiast, że kuzyni Homo sapiens jak Neandertalczycy także posiadali ADSL, ale już tylko w pierwotnej wersji. To oznacza to, że ewolucja musiała pojawić się u naszego gatunku po oddzieleniu się od wspólnej linii z innymi homininami, ale przed migracją współczesnych ludzi z Afryki.

Obserwacje skłoniły naukowców do zastanowienia się, czy ta niewielka zmiana objawiająca się w chemii mózgu mogła dać Homo sapiens jakąś przewagę nad innymi gatunkami homininów. Skoro wydaje się, że tak bardzo napędza poszukiwanie zasobów, to faktycznie mogła być istotną "bronią" w walce o nie.

Autorzy badania chcą kontynuować prace, aby sprawdzić tę hipotezę. Zmiany, które wywołują większą potrzebę dostępu do wody, mogą być spowodowane wieloma czynnikami zachodzącymi w mózgu. Następnym krokiem badań jest sprawdzenie, jakie efekty mogą mieć ich kombinacje.

- Jest zbyt wcześnie, aby przełożyć te odkrycia bezpośrednio na ludzi, ponieważ obwody neuronalne myszy są bardzo różne. Ale taka zmiana mogła dać nam pewną przewagę ewolucyjną w określonych zadaniach w stosunku do przodków ludzi - stwierdził dr Xiang-Chun Ju, główny autor badania.

Wyniki badań opublikowano na łamach czasopisma Proceedings of the National Academy of Sciences.