Beveik kiekvienos populiarių marškinėlių parduotuvės puošmena yra tapę humoristiniai žmogaus evoliucijos paveikslėliai, penkių figūrų siluetai – nuo beždžionės iki žmogaus, o paskutinę figūrą dažniausiai pakeičia riedlentininkas, Dartas Veideris ar, tarkime, brūkšninis kodas.
Kad ir ką ši mada liudytų apie žmonių humoro jausmą, ji neabejotinai atskleidžia žavėjimąsi žmogaus evoliucija.
Baltymų galia
Dabar tyrėjai gali įgyti daug daugiau žinių apie žmonijos genealoginį medį. Viskas priklauso nuo baltymų.
Senovinių medžiagų baltymų analizė – tyrimai, vadinami paleoproteomika, leidžia įžvelgti daugiau nei DNR tyrimas ir yra sparčiai auganti mokslinių tyrimų sritis, apimanti biologiją, paleontologiją ir archeologiją.
Pirmykščiai baltymai gali išgyventi įvairiomis aplinkos sąlygomis.
„Senovinius baltymus galime išgauti iš vidutinio klimato zonų, taigi iš mums artimų platumų, – sako Kopenhagos universiteto Danijoje paleoproteomikos ekspertas dr. Enrico Cappellinis. – Vėliau pradėjome pastebėti, kad galime gauti baltymų iš rūšių, kilusių iš atogrąžų aplinkos.“
E. Cappellinis vadovauja projektui, kuriam buvo suteiktas ES finansavimas ir kurio tikslas yra atlikti hominidų – plačios grupės, apimančios visas žmogbeždžiones ir jų protėvius – evoliucijos paleoproteominius tyrimus.
BACKWARD projektas sparčiai juda į priekį. Jis tęsis penkerius metus iki 2026 m. pabaigos.
2023 m. liepą E. Cappellinis su kolegomis atskleidė seniausius genetinius duomenis, kada nors surinktus iš homininų – kategorijos, siauresnės už hominidus ir apimančios rūšis, laikomas žmonių ar tiesioginių žmonių protėvių rūšimis.
Ši informacija buvo išgauta iš tolimo žmogaus pusbrolio, gyvenusio Afrikoje prieš 2 mln. metų. Sekos baltymai buvo išskirti iš keturių dantų, rastų 40 km į šiaurės vakarus nuo Johanesburgo esančiame urve, Pietų Afrikos Žmonijos Lopšyje, emalio.
Apgrąžos inžinerija
DNR perduoda genetinę informaciją, o baltymai yra šios genetinės informacijos išraiška.
Tai reiškia, kad mokslininkai, norėdami gauti informacijos apie DNR, gali nustatyti baltymo aminorūgščių seką atvirkštine tvarka.
Be to, baltymai gali išlikti daug ilgiau nei DNR.
Tyrėjams šis ilgaamžiškumas yra labai svarbus, nes, pasak mokslininkų, norint daugiau sužinoti apie istorinę žmonių rūšių kilmę, reikia pažvelgti į vidurinio pleistoceno periodą, buvusį prieš 777–126 tūkst. metų.
„Iš vidurinio pleistoceno išliko labai mažai DNR, – teigia Kopenhagos universiteto žmogaus evoliucijos ekspertas dr. Frido Welkeris. – Todėl galimas molekulinis sprendimas, kaip išgauti tam tikrą genetinę informaciją, yra baltymai.“
F. Welkeris vadovauja atskiram ES finansuojamam projektui, kurio tikslas – pagerinti senovinių skeleto baltymų išskyrimą ir kompiuterinę analizę, kartu siekiant sunaikinti mažiau homininų fosilijų.
Ši penkerių metų trukmės iniciatyva, vadinama PROSPER, tęsis iki 2025 m. lapkričio mėn. Tyrimuose daugiausia dėmesio skiriama seniesiems baltymams ir proteomams – dideliems baltymų rinkiniams.
F. Welkerio teigimu, siekiama, kad mokslininkai iš senovinių skeletų galėtų išgauti pakankamai baltymų, kurie leistų atsakyti į evoliucijos klausimus, susijusius su ankstesniais nei maždaug 130 tūkst. metų senumo laikotarpiais.
„Yra daugybė būdų – cheminių, kompiuterinių ir kt. – kurie, tikėkimės, leis mums gauti prieigą prie didesnių ir informatyvesnių proteomų“, – teigia jis.
Anapus DNR
Dešimtmečius trunkanti DNR sekos nustatymo technologijų pažanga leido mokslininkams išgauti genetinę medžiagą iš labai senų žmonių skeletų ir palyginti ją su šiuolaikinių žmonių genetine medžiaga.
Taip buvo gautos svarbios įžvalgos apie išnykusių homininų genetinę istoriją, pavyzdžiui, apie žmogaus ir neandertaliečių DNR panašumą.
2010 m. senovinė DNR netgi leido mokslininkams nustatyti anksčiau nežinomą homininų rūšį – denisoviečius.
Tačiau DNR paprasčiausiai neišlieka pakankamai ilgai, kad teiktų tokias galimybes, kokias teikia baltymai, t. y. kad atvertų daugybę naujų priešistorinių duomenų šaltinių.
Projektu PROSPER taip pat bus siekiama geriau suprasti mėginių dėmių, kurios gali atsirasti iškasus ir tvarkant senovinius skeleto palaikus, atsiradimą.
„Tyrinėjant senąsias biomolekules, užterštumas yra rimta problema, – teigia F. Welkeris. – Turime galvoti apie strategijas, kaip nustatyti užterštumą ir kaip jį pašalinti iš mūsų duomenų rinkinių ar mėginių.“
Archajiniai orangutanai
F. Welkeris ir E. Cappellinis yra šios srities pasaulinių mokslo tyrimų lyderiai.
2019 m. abu mokslininkai išskyrė daug baltymų iš dabar jau išnykusios stambiosios beždžionių rūšies Gigantopithecus blacki, gyvenusios nuo maždaug prieš 2 mln. iki prieš 350 tūkst. metų.
Jų grupė išskyrė baltymus iš 1,9 mln. metų senumo krūminio danties, rasto urve paatogrąžiškoje pietų Kinijos dalyje.
Gigantopithecus blacki gyveno Pietryčių Azijos miškingose vietovėse. Jo evoliucinis ryšys su kitomis didžiųjų beždžionių rūšimis buvo neaiškus.
F. Welkerio, E. Cappellinio ir jų kolegų atrastos baltymų sekos leidžia manyti, kad Gigantopithecus grupė buvo glaudžiai susijusi su orangutanais, o jų bendras protėvis gyveno maždaug prieš 10–12 mln. metų.
Bene svarbiausia, kad buvo įrodyta, jog iš atogrąžų sąlygomis išsaugotų mėginių galima išgauti maždaug 2 mln. metų senumo proteomus.
Tai atvėrė galimybę išplėsti hominidų ir homininų evoliucijos biomolekulinius tyrimus toli už ankstesniųjų tyrimų ribų.
„Po to – ir tai yra BACKWARD projekto dalis – nutarėme, kad turėtume pažvelgti ir į medžiagą iš Afrikos“, – sako E. Cappellinsi.
Sekite naujienas
Visame pasaulyje atrasta daugybė homininų fosilijų, o ypač jų gausu Rytų Afrikoje, Žmonijos Lopšio ir Didžiųjų Lūžių slėnio apylinkių vietovėse.
„Šios medžiagos analizė yra labai sudėtinga, nes baltymų kiekis, kurį galime išgauti, labai ribotas“, – pastebi E. Cappellinis.
Jei paleoproteomika padės atskleisti šių senovės žmonių paslaptis, daug daugiau sužinosime apie jų evoliucinius ryšius, paplitimą iš Afrikos po visą pasaulį ir sąsajas su archeologijos užfiksuotomis veiklomis, pavyzdžiui, ugnies kūrenimu.
Tai neabejotinai leistų padaryti daugiau esminių įžvalgų apie pačios žmonijos senovės istoriją.
Šis straipsnis pirmą kartą buvo publikuotas ES mokslinių tyrimų ir inovacijų žurnale „Horizon“.
