Палеогенетика в ранніх дослідженнях людини - що робить її настільки важливою
Чому генетика стає все більш важливим у біології
Спадковість за останні кілька десятиліть переросла у важливу піддисципліну біології. Їхні нові методи дозволяють, наприклад, краще зрозуміти раніше невиліковні захворювання, такі як СНІД чи рак. Процес модифікації ДНК CRISPR також дозволяє спеціально втручатися та змінювати окремі послідовності геномів у рослин і тварин. На відміну від генної інженерії, яка також отримала подальший розвиток, процес зменшує ризик того, що нецільові та неточні гени чужорідної побудови спричинять збої в роботі організму.
Такі модифіковані генні методи лікування можуть бути використані в майбутньому, коли звичайні медичні методи вже не працюють. Наприклад, спадкові захворювання можна «відновити» або придушити вірус ВІЛ в організмі, змінивши імунні клітини. Однак ці нові методи все ще перебувають у зародковому стані. На відміну від палеогенетики, яка в останні десятиліття дозволила вченим розкрити генетичні секрети сучасних предків людини.
Зростаюче значення палеогенетики в доісторичних дослідженнях людини
Палеогенетика досі мала ці успіхи
Відомий біохімік Аллан К. Вілсон відзначив один із найбільших успіхів у галузі палеогенетики у 1980-х роках. Він отримав сполучну та м’язову тканини внаслідок квагги з існуючих зразків, і йому та його команді вдалося виділити та проаналізувати генетичний матеріал у формі мітохондріальної ДНК (mtDNA). Для експертів його стаття, опублікована в Nature, досі вважається народженням палеогенетики.
Палеогенетика та дослідження доісторичних людей
Значна робота молодого шведа на ім'я Сванте Пябо спочатку залишалася невідомою. Він досліджував ДНК-речовини тисячолітньої мумії, перш ніж наука дізналася про нього в 1985 році. Майже через два десятиліття дослідник поставив віху в цій галузі, будучи першим вченим, який розшифрував повний генетичний матеріал неандертальця з його кісток.
За допомогою мітохондріальної ДНК він зміг проаналізувати старі неандертальські кістки та використати їх для зчитування генетичних відмінностей між людьми та людьми сьогодні. Він прийшов до вражаючого усвідомлення того, що сьогодні у людей можна виявити близько 1,5 - 2,1 відсотка геному неандертальців (за винятком африканців). Пябо підозрює, що ДНК неандертальця допомогла раннім групам гомо сапієнсів, які іммігрували з Африки, вижити в новому середовищі льодовикового періоду.
Невеликий відсоток генів неандертальців є у всіх людей за межами Африки.
Завдяки результатам досліджень Пябо ми отримали цінну інформацію про еволюцію людей в плейстоцені. Не в останню чергу завдяки генетичному аналізу зразків з печери Денисова, що за 500 кілометрів від Новосибірська в Сибіру, його команда знову змогла довести, що геном неандертальців змішався з геномом інших ранніх людей. В ході своїх досліджень вчені, що працюють з Пябо, виявили досі невідому групу людей, народ Денисових, які мають споріднення з неандертальцями.
У 2012 році Пябо нарешті зумів розшифрувати повний геном. На основі його аналізів вдалося науково довести спільність генетичного складу людей Денисова із сучасною східноазіатською популяцією, які приблизно на п'ять відсотків схожі один на одного. Пябо також зміг визначити генетичну схожість між неандертальцями та денисовцями. Його аналізи виявили 0,5% подібності між двома геномами. Як показали подальші дослідження, чисельність популяції денисовців та неандертальців була дуже малою, в результаті чого інбридинг був поширеним.
У недалекому минулому дослідницька група, що базувалася в Лейпцигу в Інституті Макса Планка, склала великий каталог, що включає всі важливі зміни в геномі неандертальців.
Які особливі вимоги вимагає палеогенетика
Детальний аналіз ДНК приносить разом з усіма його перспективами успіху і свої підводні камені. Забруднені зразки, які зрештою походять не від генетичного складу, а від власної шкірної лусочки, не рідкість. З метою запобігання забрудненим зразкам зараз існують суворі початкові умови досліджень: від костюмів для всього тіла до рукавичок та масок для обличчя. Навіть при відборі надійних зразків тканин та кісток завданням для вчених є робота зі стерильними матеріалами у будь-який час. Після кожного використання ПЛР тоді проводяться відповідні порожні експерименти, в яких не використовується жодна з отриманих послідовностей ДНК.
Крім того, вчені зараз використовують надійні методи для диференціації старих та нових послідовностей ДНК. До 2005 року було надзвичайно важко мати можливість аналізувати ці фрагменти зі старих послідовностей ДНК взагалі. Тільки з розробкою так званого секвенування наступного покоління вдалося збагатити та відтворити кілька фрагментів ДНК.
Висновок
Хоча палеогенетика залишається методологічно обмеженою, вона робить важливий внесок у біологію, щоб точніше простежити еволюційну історію рослин, тварин та людей. Інноваційні методи все ще не вичерпані; Тому слід очікувати, що ця генетична піддисципліна буде продовжувати науково розвиватися в найближчі роки та десятиліття.
Стаття Керстін Шмідт - менеджера контенту та досвідченого автора авторських робіт в агентстві домашньої роботи