معلومة

28.5: تدفق الجينات بين البشر القدماء - علم الأحياء

28.5: تدفق الجينات بين البشر القدماء - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

سيناقش الدكتور هذا القسم خلفية بحثه كجزء من مشروع جينوم إنسان نياندرتال ، ومسودة التسلسل التي جمعوها ، والأدلة التي تم تجميعها لتدفق الجينات بين الإنسان الحديث وإنسان نياندرتال.

خلفية

إنسان نياندرتال هو الإنسان الوحيد الآخر الذي يمتلك دماغًا كبيرًا مثل الإنسان العاقل. تم العثور على حفريات إنسان نياندرتال منذ 200000 عام في غرب أوراسيا (أوروبا وغرب آسيا) ، وهو أقدم بكثير من الإنسان المنتصب. تعود أقدم الحفريات البشرية إلى إثيوبيا التي يعود تاريخها إلى حوالي 200 ألف عام. ومع ذلك ، هناك أدلة على أن إنسان نياندرتال والبشر تداخلوا في الزمان والمكان بين 135000 و 35000 سنة مضت.

كان من الممكن أن يكون أول نقطة اتصال في بلاد الشام في إسرائيل. هناك أحافير بشرية من 120،000 سنة مضت ، ثم فجوة ، أحافير إنسان نياندرتال منذ حوالي 80،000 سنة ، فجوة أخرى ، ثم أحافير بشرية مرة أخرى قبل 60،000 سنة. هذا دليل على وجود تداخل في المكان ، ولكن ليس في الوقت المناسب. في العصر الحجري القديم الأعلى ، كان هناك انفجار في أعداد السكان الذين غادروا إفريقيا (الهجرة قبل حوالي 60.000 إلى 45.000 سنة). في أوروبا بعد 45000 عام مضت ، هناك مواقع يتواجد فيها إنسان نياندرتال والبشر جنبًا إلى جنب في سجل الحفريات. بما أنه يوجد دليل على تعايش النوعين ، فهل كان هناك تهجين؟ هذا سؤال يمكن الإجابة عليه بفحص الجينوميات السكانية.

انظر الأدوات والتقنيات لمناقشة استخلاص الحمض النووي من إنسان نياندرتال.

28.5.2 دليل على تدفق الجينات بين البشر والنياندرتال

  1. يوضح اختبار المقارنة بين الحمض النووي لإنسان نياندرتال والحمض النووي البشري من السكان الأفارقة وغير الأفارقة أن السكان غير الأفارقة أكثر ارتباطًا بالنياندرتال من السكان الأفارقة. يمكننا أن ننظر إلى جميع SNPs في الجينوم ونرى ما إذا كان SNP البشري من مجموعة سكانية واحدة يطابق Neanderthal SNP. عندما تمت مقارنة مجموعات بشرية مختلفة مع إنسان نياندرتال ، وجد أن النيوكلوتايد SNPs الفرنسية والصينية وغينيا الجديدة تتطابق مع النيوكلوتايد النيندرتال النيندرتال أكثر بكثير من النيندرتال النيجيرية النيندرتال. سكان سان بوشمن واليوروبا من إفريقيا ، على الرغم من اختلافهم جينيًا جدًا ، إلا أن كلاهما كان لهما نفس المسافة من الحمض النووي لإنسان نياندرتال. تشير هذه الأدلة إلى أن المجموعات البشرية المهاجرة من إفريقيا تزاوجت مع إنسان نياندرتال.
  2. توضح دراسة النمط الفرداني بعيدة المدى أنه عندما كان أعمق فرع لشجرة النمط الفرداني موجودًا في مجموعات غير أفريقية ، كانت المناطق تتطابق بشكل متكرر مع الحمض النووي لإنسان نياندرتال. السكان الأفارقة اليوم هم الأكثر تنوعًا في العالم. عندما هاجر البشر من إفريقيا ، انخفض التنوع بسبب تأثير المؤسس. من هذا التاريخ ، يتوقع المرء أنه إذا قمت ببناء شجرة علاقات ، فإن أعمق انقسام سيكون أفريقيًا. لإظهار تراث الإنسان البدائي ، اختار باحثو بيركلي أقسامًا طويلة المدى من الجينوم وقارنوها بين البشر المختارين عشوائيًا من مجموعات سكانية مختلفة. غالبًا ما يكون أعمق فرع من الشجرة التي تم إنشاؤها من هذا النمط الفرداني من السكان الأفارقة. ومع ذلك ، في بعض الأحيان يكون لدى غير الأفارقة أعمق فرع. وجدت الدراسة أن هناك 12 منطقة يمتلك فيها غير الأفارقة أعمق فرع. عندما تم استخدام هذه البيانات لتحليل جينوم الإنسان البدائي ، وجد أن 10 من أصل 12 من هذه المناطق في غير الأفارقة تتطابق مع إنسان نياندرتال أكثر من التسلسل المرجعي البشري المتطابق (مجموعة من التسلسلات من مجموعات سكانية مختلفة). هذا دليل على أن هذا النمط الفرداني هو في الواقع من أصل إنسان نياندرتال.

3. أخيرًا ، هناك اختلاف أكبر من المتوقع بين البشر. يبلغ متوسط ​​الانقسام بين الإنسان والأرداف حوالي 800000 سنة. الاختلاف النموذجي بين شخصين هو حوالي 500000 سنة. عند النظر إلى التسلسلات الأفريقية وغير الأفريقية ، ظهرت مناطق منخفضة الاختلاف في تسلسلات غير أفريقية عند مقارنتها بمواد إنسان نياندرتال. تم إثراء المناطق التي تم العثور عليها بدرجة عالية من مادة النياندرتال (94٪ إنسان نياندرتال) ، مما سيزيد من متوسط ​​الاختلاف بين البشر (كما هو الحال بالنسبة للإنسان البدائي القياسي - الاختلاف البشري حوالي 800000 سنة).

تدفق الجينات بين البشر ودينيسوفان

في عام 2010 ، اكتشف العلماء عظم إصبع عمره 50000 عام في جنوب سيبيريا. لم يكن الحمض النووي في عينة دينيسوفان هذه مثل أي حمض نووي بشري سابق. الحمض النووي للميتوكوندريا دينيسوفان هو مجموعة خارجية لكل من إنسان نياندرتال والإنسان الحديث. (تم استخدام الحمض النووي للميتوكوندريا لأنه أكثر تواترًا بحوالي 1000 مرة من الحمض النووي الجسدي. كما أن معدل تعدد الأشكال أعلى بعشر مرات.) يرتبط دينيسوفان ارتباطًا وثيقًا بالنياندرتال أكثر من البشر.

باستخدام نفس تقنية مطابقة SNP من مثال الإنسان البدائي ، تم اكتشاف أن Deniso- van DNA يطابق الحمض النووي الغيني الجديد أكثر من الحمض النووي الصيني أو الحمض النووي الأوروبي. تشير التقديرات إلى أن الدينيسوفان ساهموا بحوالي 5٪ من أصول غينيا الجديدة اليوم. يُظهر إسقاط تحليل المكون الأساسي (انظر الشكل) بين الارتباط بالشمبانزي والنياندرتال والدينيسوفان أن السكان غير الأفارقة أكثر ارتباطًا بالنياندرتال ، وأن غينيا الجديدة / البوغانفيليين أكثر ارتباطًا بالدينيسوفان.

تشير هذه الأدلة إلى نموذج للهجرة البشرية والتهجين. هاجر البشر من إفريقيا وتزاوجوا مع إنسان نياندرتال ، ثم انتشروا في جميع أنحاء آسيا وتزاوجوا مع إنسان الدينيسوفان في جنوب شرق آسيا. من غير المعقول أن تزاوج البشر مع إنسان دينيسوفان في الهند لأنه ليس كل السكان في جنوب شرق آسيا لديهم أصول دينيسوفان.

تحليل الجينومات القديمة ذات التغطية العالية

يمكن للجينومات القديمة ذات التغطية العالية أن تخبرنا كثيرًا عن تاريخ مجموعات البشر. تم الحصول على تسلسل Altai Neanderthal ذو التغطية العالية من عظم إصبع القدم الموجود في كهف Denisova. من هذا التسلسل ، يمكننا النظر إلى وقت تقارب نسختين من الكروموسومات لتقدير حجم السكان. يحتوي الحمض النووي لإنسان نياندرتال على العديد من الامتدادات الطويلة من الزيجوت المتماثل ، مما يشير إلى الحجم السكاني الصغير الثابت وتزاوج الأقارب. بالنسبة إلى إنسان نياندرتال ألتاي ، كان ثُمن الجينوم متماثل اللواقح ، حول المستوى المتوقع من زواج الأقارب من نصف الأشقاء. يُظهر تطبيق هذه التقنية على السكان غير الأفارقة عنق الزجاجة قبل 50000 عام وتوسع سكاني لاحق ، وهو ما يتوافق مع نظرية خارج إفريقيا.

تزاوج إنسان نياندرتال ودينيسوفان أيضًا ، مما يدل على نزعة ملحوظة للإنسان إلى التكاثر. على الرغم من أن معظم جينوم إنسان نياندرتال يمتلك حدًا أدنى لعمق مئات الآلاف من السنين من جينوم دينيسوفان ، فإن 0.5٪ على الأقل من جينوم دينيسوفان لديه مسافة أقصر بكثير من جينوم الإنسان البدائي ، خاصة بالنسبة للجينات المناعية.

من المرجح أن يكون للدينيسوفان أصل من مجموعة قديمة غير معروفة لا علاقة لها بالنياندرتال. يتطابق التسلسل الأفريقي بنسبة 23 ٪ مع الحمض النووي لإنسان نياندرتال و 47 ٪ يتطابق مع DNA Denisovan ، وهو أمر مهم إحصائيًا. إذا قمت بتقسيم إحصاء D إلى تواتر أليل في المجموعة ، فسترى منحدرًا متزايدًا وقفزة حادة عندما تصل إلى التثبيت الذي يتطابق إلى حد كبير مع التوقعات التي يمكن أن يحصل عليها المرء من مجموعة مجهولة تتدفق إلى دينيسوفان (انظر الشكل) .

مناقشة

إن عنق الزجاجة الناجم عن الهجرة من إفريقيا هو مجرد مثال واحد من أمثلة عديدة. يركز معظم العلماء عادةً على عمر وشدة أحداث الهجرة وليس بالضرورة المدة ، ولكن المدة مهمة جدًا لأن الاختناقات الطويلة تخلق نطاقًا أصغر من التنوع. تتمثل إحدى طرق التنبؤ بطول عنق الزجاجة في تحديد ما إذا كانت هناك أي اختلافات جديدة قد نشأت خلالها ، وهو أمر مرجح أكثر خلال الاختناقات الأطول. التغيير في نطاق التنوع هو أيضًا ما ساعد في إنشاء مجموعات فرعية بشرية مختلفة أصبحت معزولة جغرافيًا. هذه مجرد طريقة أخرى يمكن أن تكون فيها الجينوميات السكانية مفيدة للمساعدة في تجميع الهجرات التاريخية معًا.

يمكن استخدام الاختلافات الجينية بين الأنواع (هنا داخل الرئيسيات) للمساعدة في فهم شجرة النشوء والتطور التي اشتقنا منها جميعًا. نظرنا في دراسة الحالة للمقارنات مع الحمض النووي لإنسان نياندرتال ، وتعلمنا عن كيفية الحصول على عينات الحمض النووي القديمة ، وكيف يتم العثور على التسلسلات وتفسيرها ، وكيف تُظهر هذه الأدلة احتمالية عالية للتزاوج بين البشر المعاصرين (من أصل أوراسي) والنياندرتال. هذه الاختلافات الصغيرة جدًا بين نوع وآخر ، وداخل الأنواع ، تسمح لنا باستنتاج قدر كبير من التاريخ البشري من خلال علم الوراثة السكانية.


شاهد الفيديو: علم الجينوم Genomics وتحولات مؤثرة في حياتنا (أغسطس 2022).