Gen som skiljer sig mellan människor och neandertalare kan belysa artens försvinnande, föreslår musstudier
Ett protein som hjälper till att syntetisera DNA är annorlunda hos moderna människor än i neandertalarna och Denisovans – våra närmaste utrotade släktingar – och nya experiment hos möss genetiskt modifierade för att uttrycka den moderna mänskliga versionen som detta kan ha gjort att vi bete oss annorlunda.
Denna upptäckt kunde i sin tur belysa varför neandertalarna och Denisovans försvann, forskare föreslår i en ny studie.
Men betydelsen av resultaten för människor är fortfarande oklar.
”Det är för tidigt att översätta dessa fynd direkt till människor, eftersom de neurala kretsarna hos möss är oerhört olika,” studie huvudförfattare, Xiangchun juen postdoktorell forskare vid Okinawa Institute of Science and Technology i Japan, sa i ett uttalande. Detta arbete antyder emellertid att varianten som ses hos moderna människor ”kan ha gett oss en viss evolutionär fördel i synnerhet uppgifter i förhållande till förfädernas människor”, som att tävla om knappa resurser.
Nyckelprotein
Tidigare forskning fann att moderna människor divergerade från sina närmaste evolutionära släktingar, neandertalar och Denisovans, för cirka 600 000 år sedan. Det är inte klart varför moderna människor överlevde medan våra närmaste släktingar dog av.
För att söka efter potentiella genetiska ledtrådar för att lösa detta mysterium analyserade forskarna enzymet ADSL (adenylosuccinatlyas). Detta protein hjälper till att syntetisera purin, en av de grundläggande byggstenarna för DNA och andra vitala molekyler.
Släkt: En flätad ström, inte ett släktträd: Hur nya bevis ökar vår förståelse för hur människor utvecklades
”Det finns ett litet antal enzymer som påverkades av evolutionära förändringar i förfäderna till moderna människor. ADSL är en av dem,” studieledare Svante pääbo, Nobelpristagareledare för Human Evolutionary Genomics Unit vid Okinawa Institute of Science and Technology i Japan och chef för Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology i Leipzig, Tyskland, sade i ett uttalande.
ADSL består av en kedja av 484 aminosyror. Versionen av detta enzym som finns i praktiskt taget alla moderna människor skiljer sig från den som ses i både neandertalar och denisovans av bara en aminosyra – den 429: e aminosyran i ADSL är valin hos moderna människor men alanin hos våra utrotade släktingar.
Forskarna noterade att ADSL -mutationen ses hos moderna människor och inte våra närmaste utrotade släktingar, och så troligtvis dök upp efter att vi separerade från linjen som ledde till neandertalare och Denisovans. Detta ledde till att forskarna undersökte de möjliga beteendeeffekterna av denna mutation.
Tidigare forskning om labbodlade celler fann att ADSL-varianten som ses hos moderna människor resulterade i en mer instabil version av enzymet som bröt ner snabbare jämfört med den i Neanderthals och Denisovans.
Beteendeförändringar
Den nya studien, publicerad 4 augusti i tidskriften PNApå liknande sätt fann att den moderna varianten hos möss leder till högre nivåer av kemikalierna som ADSL normalt verkar för att syntetisera purin i flera organ, särskilt hjärnan. Denna upptäckt stödde idén att den moderna mänskliga versionen av ADSL är mindre aktiv än varianten som ses i neandertalarna och Denisovans.
I experiment där möss lärde sig att de kunde få en drink med vatten efter specifika ljus eller ljud, var kvinnliga möss genetiskt modifierade för att ha en version av ADSL som liknar den typ som ses hos moderna människor bättre på att få vatten än deras kullkamrater utan denna variant var. Detta kan föreslå den mänskliga varianten som gjorde kvinnliga möss bättre på att lära sig att ansluta prickarna mellan vattnet och lamporna eller ljuden, eller mer motiverade att söka efter vattnet på något sätt.
Förändringarna i beteende och ADSL-nivåer som ses hos kvinnliga möss med den moderna humana varianten av enzymet sågs inte hos hanmöss. ”Det är oklart varför bara kvinnliga möss tycktes få en konkurrensfördel”, studieledare Izumi fukunagasa en forskare vid Okinawa Institute of Science and Technology i ett uttalande. ”Beteende är komplicerat.”
Statistiska test som analyserar neandertal; Denisovan; och modern afrikansk, europeisk och östasiatisk DNA fann att mutationer i ASDL -genen dök upp i moderna mänskliga genom i högre hastigheter än slumpmässiga variationer över tid skulle antyda, vilket gjorde det troligt att dessa mutationer gav en viss evolutionär fördel.
Kanske att strida mot de nya resultaten, fann tidigare arbete att genetiska störningar som leder till ADSL -brist hos moderna människor kan leda till intellektuell funktionshinder, tal och språknedsättning och andra problem. Detta antyder att moderna människor under evolutionen var tvungna att balansera de potentiella fördelarna med att minska ADSL-aktiviteten med de problem som kan uppstå från ADSL-brist, studie medförfattare Shin-Yu Leeockså från Okinawa Institute of Science and Technology, sa i ett uttalande.
Implikationer oklara
Inte alla tror att studien har direkta konsekvenser för varför moderna människor trivdes eller för varför neandertalarna eller Denisovans försvann.
Dessa resultat i möss ”Säg inte för mycket om mänsklig utveckling i detta skede,” Mark Collarden paleoanthropolog vid Simon Fraser University i Burnaby, British Columbia som inte deltog i denna forskning, berättade Live Science.
Strategin att använda möss för att studera beteendemässiga effekter av genetiska skillnader mellan moderna människor och våra närmaste utrotade släktingar ”verkar mycket lovande som ett sätt att undersöka utvecklingen av vår hjärna och beteende,” sade Collard. ”Jag förväntar mig att vi kommer att se en kaskad av studier som den här de närmaste åren.”
Framtida forskning kan undersöka de specifika mekanismerna genom vilka förändringar i ADSL -aktivitet påverkar beteende. Forskare kan också undersöka hur förändringar i ADSL -aktivitet är förknippade med andra beteenden och hur flera genetiska förändringar kan fungera på konsert, skrev studieförfattarna.
