Mutacje genetyczne ocaliły ludzkość przed wymarciem?

Jeszcze 100 000 lat temu ludzkość była zredukowana od zaledwie kilku tysięcy osobników. Naukowcy twierdzą, że to mutacje w dwóch genach związanych z układem odpornościowym, pozwoliły chronić naszych przodków przed bakteriami patogennymi. Właśnie te mutacje miały zapobiec hipotetycznemu wymarciu tej jakże wrażliwej – w tamtych czasach – populacji.

Wszystko mogłoby się zmienić. Dziś populacja ludzka liczy ponad 7 000 000 000 dusz żyjących na pięciu kontynentach, ale warto sobie uświadomić, że wcale nie musiało tak być.

Wszystko mogło się zatrzymać zaledwie 100 000 lat temu. W tamtej epoce nasi przodkowie żyli na kontynencie afrykańskim. Ich populacja zaczęła się zmniejszać, a naukowcy nie wiedzą, co było tego przyczyną. Ludzkość znajdowała się na granicy wymarcia, zupełnie tak, jak niektóre gatunki zwierzęce dziś.

Niektórzy badacze przywołują wśród możliwych przyczyn, zmiany klimatyczne; inni mówią o coraz silniejszym wpływie wulkanów. Inni jeszcze wysnuwają hipotezę o epidemiach chorób zakaźnych, które miały dziesiątkować ówczesną ludzkość.

Okazuje się, że ta ostatnia hipoteza może mieć sens. Naukowcy amerykańscy z uniwersytetu University of California w San Diego (USCD) donoszą w przeglądzie naukowym PNAS o roli, jaką mogła odegrać inaktywacja dwóch genów mających związek z układem odpornościowym i z ochroną ówczesnych niemowląt przed śmiertelnymi infekcjami.

Lepiej uzbrojony człowiek współczesny zaczął stopniowo kolonizować Ziemię i zastąpił (albo wymieszał się) ze swoimi kuzynami, takimi jak Człowiek Neandertalski albo Człowiek z Jaskini Denisowa.

Siglec13 i Siglec17 - lubiane przez bakterie patogenne

Prace amerykańskich naukowców odnoszą się do dwóch genów z rodziny siglec (nazwa pochodzi z jęz. angielskiego, sialic acid binding Ig-like lectins), o których już wcześniej myślano, że były ważne w procesie ludzkiej ewolucji. Albowiem te fragmenty DNA modulują odpowiedź odpornościową definiując, które wyspecjalizowane komórki powinny zacząć bronić organizmu w przypadku infekcji.

Wykazano już, że bakterie patogenne są w stanie korzystać z genów siglec tak, iż obracają odpowiedź odpornościową organizmu na swoją korzyść. Rodzina genów siglec jest liczna, ale naukowcy amerykańscy skupili się przede wszystkim na genach Siglec13 oraz Siglec17.

Ostatnie badania pokazują, że ten pierwszy całkowicie zniknął z genomu ludzkiego już kilkadziesiąt tysięcy lat temu, ale w dalszym ciągu jest obecny w genomie szympansów. Z kolei gen Siglec17 został inaktywowany z powodu mutacji (delecji) w DNA, która skróciła syntezowaną proteinę.

W swoim badaniu naukowcy z UCSC wprowadzili te dawne geny do jąder komórek układu odpornościowego tak, iż wyrażały one całe proteiny. Następnie, komórki te zostały skonfrontowane z bakteriami patogennymi (Escherichia coli typu K1 oraz streptokoki z grupy B. Streptokoki typu B powodują przede wszystkim zapalenie opon mózgowych).

Odpowiedź odpornościowa genetycznie zmodyfikowanych komórek w obliczu bakterii patogennych była słabsza niż tych komórek, które nie wyrażały tych protein. Oznacza to, że bakterie są w stanie wiązać się z tymi proteinami i zmniejszać odpowiedź odpornościową przeciwko sobie.

Mutacje, które rozpowszechniły się w całej ludzkiej populacji

Co się z tym wiąże? Otóż jak przypuszczają badacze amerykańscy, niemowlęta żyjące sto tysięcy lat temu, noszące geny Siglec13 i Siglec17, były bardziej podatne na infekcje powodowane przez te bakterie. To właśnie zwiększało poziom śmiertelności na łonie ludzkiej populacji, a tym samym ograniczało liczbę ludzi żyjących na Ziemi.

Inaktywacja tych genów zapewniła więc ludziom z tamtych czasów lepszą ochronę przeciwko tym bakteriom patogennym, pozwalając tym samym na przeżycie.

Dane genetyczne jednakże pozwalają uważać, iż ewolucja ta zaczęła się o wiele wcześniej (440 000 - 270 000 lat temu). Zmutowane postaci tych genów rozprzestrzeniły się progresywnie na łonie gatunku ludzkiego, a następnie zintegrowały się z genomem wszystkich ludzi 46 000 lat temu.

Prace amerykańskich naukowców pokazują przede wszystkim jaki wpływ mogą mieć niektóre bakterie na ewolucję człowieka. Ale powstawanie gatunku jest jednak zjawiskiem o wiele bardziej złożonym, zależnym od wielu parametrów. Jedno jest jednak pewne, mikroby w pewnym stopniu przyczyniły się do zmiększenia populacji w tamtym okresie, ale nie można powiedzieć, że to one wpłynęły na wszystkie zmiany.