2022 წლის ნობელის პრემია მედიცინასა და ფიზიოლოგიაში გადაეცა მეცნიერს, რომელიც ადამიანის წარმოშობას და ევოლუციას იკვლევს — #1tvმეცნიერება
2022 წლის ნობელის პრემია მედიცინასა და ფიზიოლოგიაში გადაეცა მეცნიერს, რომელიც ადამიანის წარმოშობას და ევოლუციას იკვლევს — #1tvმეცნიერება

შვედეთის სამეფო ინსტიტუტის ნობელის ასამბლეამ გადაწყვიტა, რომ 2022 წლის ნობელის პრემია ფიზიოლოგიასა და მედიცინაში შვედ მეცნიერს, სვანტე პააბოს გადასცეს იმ აღმოჩენებისთვის, რომლებიც მან გადაშენებულ ჰომინინთა გენომებსა და ადამიანის ევოლუციაში გააკეთა.

კაცობრიობას ყოველთვის აინტერესებდა საკუთარი წარმოშობა. საიდან მოვდივართ და რამდენად ვენათესავებით ჩვენამდე არსებულ სახეობებს? რა განგვასხვავებს ჩვენ, ჰომო საპიენსენს სხვა ჰომინინებისგან?

თავის მოწინავე კვლევებში, სვანტე პააბომ ერთი შეხედვით რაღაც შეუძლებელი შეძლო: გაშიფრა (სეკვენირება) თანამედროვე ადამიანის გადაშენებული ნათესავის — ნეანდერტალელის გენომის თანმიმდევრობა. ამას გარდა, გააკეთა სენსაციური აღმოჩენაც — იქამდე უცნობი ჰომინინი, რომელსაც დენისოველი უწოდეს. პააბომ ასევე აღმოაჩინა, რომ მას შემდეგ, რაც დაახლოებით 70 000 წლის წინ ჰომო საპიენსმა აფრიკა დატოვა, მასში ამ გადაშენებული ჰომინინებისგან გენების გადაცემაც მოხდა. გენების ამ უძველეს დინებას დღემდე აქვს ფიზიოლოგიური გამოძახილი თანამედროვე ადამიანში; მაგალითად, გავლენას ახდენს ინფექციების მიმართ ჩვენი იმუნური სისტემის რეაგირებაზე.

პააბოს შრომებმა საფუძველი ჩაუყარა სრულიად ახალ სამეცნიერო დისციპლინას, სახელად პალეოგენომიკას. იმ გენეტიკურ სხვაობათა გამოვლენით, რომლებიც ყველა ამჟამინდელ ადამიანს გადაშენებული ჰომინინებისგან განასხვავებს, მისმა აღმოჩენებმა საფუძველი ჩაუყარა კვლევებს იმის შესახებ, თუ რა გვაქცევს ცალსახად ადამიანებად.

საიდან მოვდივართ

კითხვა ჩვენი წარმოშობისა და უნიკალურობის შესახებ, კაცობრიობას უძველესი ხანიდან აწუხებს. ადამიანის ევოლუციის შესასწავლად მნიშვნელოვანია პალეონტოლოგია და არქეოლოგია. კვლევებმა დადო იმის მტკიცებულებები, რომ ანატომიურად თანამედროვე ადამიანი, ჰომო საპიენსი, პირველად აფრიკაში გამოჩნდა, დაახლოებით 300 000 წლის წინ; ჩვენთვის ცნობილი ჩვენი უახლოესი ნათესავები, ნეანდერტალელები კი აფრიკის გარეთ განვითარდნენ და ევროპასა და დასავლეთ აზიაში ბინადრობდნენ დაახლოებით 400 000 წლის წინანდელი პერიოდიდან 30 000 წლის წინანდელ პერიოდამდე, ვიდრე გადაშენდებოდნენ. დაახლოებით 70 000 წლის წინ, ჰომო საპიენსების ჯგუფი აფრიკიდან ახლო აღმოსავლეთში გადასახლდა, საიდანაც დანარჩენ მსოფლიოს მოედნენ. შესაბამისად, ჰომო საპიენსები და ნეანდერტალელები ათობით ათასი წლის განმავლობაში თანაარსებობდნენ ევრაზიის დიდ ნაწილში.

თუმცა, რა ვიცით გადაშენებულ ნეანდერტალელებთან ჩვენი ურთიერთობის შესახებ? მინიშნებების მიღება შესაძლებელია გენომური ინფორმაციიდან. 1990-იანი წლების ბოლოსთვის მოხდა ადამიანის თითქმის მთლიანი გენომის სეკვენირება (თანმიმდევრობის გაშიფვრა). მნიშვნელოვანი მიღწევა იყო, რამაც საფუძველი დაუდო შემდეგ კვლევებს ადამიანის სხვადასხვა პოპულაციებს შორის გენეტიკურ ურთიერთობათა შესახებ. თუმცა, თანამედროვე ადამიანსა და გადაშენებულ ნეანდერტალელებს შორის კავშირის შესასწავლად საჭირო იყო არქაული ეგზემპლარიდან აღებული გენომური დნმ-ის გაშიფვრა.

თითქოს შეუძლებელი ამოცანა

კარიერის დასაწყისში, სვანტე პააბო მოხიბლა იმ ფაქტმა, რომ ნეანდერტალელთა გენომის შესასწავლად შესაძლებელი იყო თანამედროვე გენეტიკური მეთოდების გამოყენება. თუმცა, მალევე გააცნობიერა უკიდურესი ტექნიკური გამოწვევები, რადგან დროთა განმავლობაში დნმ ქიმიურად იცვლება და მოკლე ფრაგმენტებად დეგრადირდება. ათასობით წლის შემდეგ, დნმ-ის მხოლოდ კვალიღა რჩება და ისიც ძლიერ დაბინძურებულია ბაქტერიებისა და თანამედროვე ადამიანთა დნმ-ით (გამოსახულება 1). ევოლუციური ბიოლოგიის დარგის მოწინავე მკვლევარ ალან უილსონთან ერთად, დოქტორანტმა პააბომ დაიწყო ნეანდერტალელთა შესწავლის მეთოდების შექმნა, რასაც რამდენიმე ათწლეული შეალია.

გამოსახულება 1

1990 წელს, პააბომ მუშაობა დაიწყო მიუნხენის უნივერსიტეტში, სადაც, როგორც ახლად დანიშნულმა პროფესორმა არქაულ დნმ-ზე მუშაობა გააგრძელა. გადაწყვიტა, რომ შეესწავლა ნეანდერტალელი მიტოქონდრიიდან მიღებული დნმ. მიტოქონდრია არის უჯრედის ორგანელები, რომლებიც საკუთარ დნმ-ს შეიცავს. მიტოქონდრიული გენომი პატარაა და შეიცავს უჯრედის გენეტიკური ინფორმაციის მხოლოდ ნაწილს, მაგრამ წარმოდგენილია ათასობით ასლის სახით, რაც წარმატების შანსს ზრდის. დახვეწილი მეთოდებით, პააბომ შეძლო 40 000 წლის წინანდელი ძვლის მიტოქონდრიული დნმ-ის რეგიონის გაშიფვრა. შედეგად, პირველად ისტორიაში, გადაშენებული ნათესავის გენომურ თანმიმდევრობაზე წვდომა მოგვეცა. თანამედროვე ადამიანებთან და შიმპანზეებთან შედარებებმა აჩვენა, რომ ნეანდერტალელები გენეტიკურად განსხვავებულები იყვნენ.

ნეანდერტალელის გენომის გაშიფვრა

მცირე მიტოქონდრიული გენომის ანალიზებმა მხოლოდ შეზღუდული ინფორმაცია მისცა და ამიტომ, პააბომ უდიდესი ძალისხმევა ჩადო ნეანდერტალელის ბირთვული გენომის გაშიფვრაში. იმ დროისათვის, მას გერმანიის ქალაქ ლაიფციგში, მაქს პლანკის ინსტიტუტში გადასვლა შესთავაზეს. ახალ ინსტიტუტში, პააბომ და მისმა ჯგუფმა მტკიცედ გააუმჯობესეს არქაული ძვლის ნაშთებიდან დნმ-ის იზოლირებისა და ანალიზის მეთოდები. მკვლევართა ჯგუფმა ახალი ტექნოლოგიური მიღწევები გამოიყენა, რამაც დნმ-ის გაშიფვრა ძლიერ ეფექტიანი გახადა. პააბომ ასევე დაიწყო თანამშრომლობა რამდენიმე ექსპერტთან, რომლებსაც დიდი გამოცდილება ჰქონდათ მოსახლეობის გენეტიკასა და სეკვენირების მოწინავე ანალიზებში. მისი ძალისხმევა წარმატებული აღმოჩნდა. პააბომ ერთი შეხედვით შეუძლებელი შეძლო და 2010 წელს ნეანდერტალელის გენომის პირველი თანმიმდევრობაც გამოაქვეყნა. შედარებითმა ანალიზებმა ცხადყო, რომ ნეანდერტალელთა და ჰომო საპიენსთა ყველაზე ბოლოდროინდელი საერთო წინაპარი დაახლოებით 800 000 წლის წინ ცხოვრობდა.

გამოსახულება 2

პააბოს და მის თანამშრომლებს ახლა უკვე შეეძლოთ, რომ შეესწავლათ კავშირი მსოფლიოს სხვადასხვა ნაწილის ნეანდერტალელებსა და თანამედროვე ადამიანებს შორის. შედარებითმა ანალიზებმა აჩვენა, რომ ნეანდერტალელთა დნმ-ის თანმიმდევრობები უფრო მეტად ჰგავდა ევროპული და აზიური წარმოშობის თანამედროვე ადამიანებისას, ვიდრე აფრიკული წარმომავლობის თანამედროვე ადამიანებისას. ეს კი იმას ნიშნავს, რომ ათასწლეულების განმავლობაში თანაცხოვრებისას, ნეანდერტალელები და ჰომო საპიენსები ერთმანეთთან ჯვარდებოდნენ. ევროპული და აზიური წარმომავლობის თანამედროვე ადამიანებში, გენომის 1-4 პროცენტი ნეანდერტალელებისგან მოდის (გამოსახულება 2).

სენსაციური აღმოჩენა: დენისოვა

2008 წელს, ციმბირის სამხრეთში, დენისოვას მღვიმეში თითის ძვლის 40 000 წლის წინანდელი ფრაგმენტი აღმოაჩინეს. ძვალი განსაკუთრებით კარგად შენახულ დნმ-ს შეიცავდა, რომელიც პააბოს ჯგუფმა გაშიფრა. შედეგები სენსაციური იყო: დნმ-ის თანმიმდევრობა უნიკალური აღმოჩნდა, როდესაც ნეანდერტალელებისა და თანამედროვე ადამიანების ყველა ცნობილ თანმიმდევრობას შეადარეს. ეს იმას ნიშნავდა, რომ პააბომ იქამდე უცნობი ჰომინინი აღმოაჩინა, რომელსაც დენისოვა უწოდეს. მსოფლიოს სხვადასხვა ნაწილის თანამედროვე ადამიანთა გენომურ თანმიმდევრობებთან შედარებებმა აჩვენა, რომ გენთა გადასვლა ასევე მომხდარი იყო დენისოვასა და ჰომო საპიენსს შორისაც. ეს ურთიერთკავშირი პირველად მელანეზიისა და სამხრეთ-აღმოსავლეთ აზიის სხვა ნაწილების მოსახლეობაში ნახეს, სადაც ინდივიდებში 6 პროცენტი იყო დენისოველის დნმ.

პააბოს აღმოჩენებმა ჩვენი ევოლუციური ისტორიის შესახებ ახალი წარმოდგენა შეგვიქმნა. იმ დროს, როდესაც ჰომო საპიენსი აფრიკიდან გამოვიდა, ევრაზიაში ამჟამად გადაშენებული სულ მცირე ორი ჰომინინის პოპულაცია სახლობდა. ნეანდერტალელები დასავლეთ ევრაზიაში ბინადრობდნენ, დენისოველები კი კონტინენტის აღმოსავლეთ ნაწილში. ჰომო საპიენსის აფრიკიდან გავრცელებისა და აღმოსავლეთით მიგრაციის დროს, ისინი არა მხოლოდ ნეანდერტალელებს შეხვდნენ და შეჯვარდნენ, არამედ იგივე გააკეთეს დენოსოველებთანაც (გამოსახულება 3).

პალეოგენომიკა და მისი მართებულობა

მოწინავე კვლევებისას, სვანტე პააბომ სრულიად ახალი სამეცნიერო დისციპლინა, პალეოგენომიკა ჩამოაყალიბა. თავდაპირველი აღმოჩენების შემდეგ, მისმა ჯგუფმა გადაშენებულ ჰომინინთა რამდენიმე დამატებითი გენომის თანმიმდევრობის ანალიზები გაასრულა. პააბოს აღმოჩენებმა უნიკალური რესურსი შექმნა, რომელსაც სამეცნიერო საზოგადოება აქტიურად იყენებს ადამიანის ევოლუციისა და მიგრაციის უკეთესად შესასწავლად. სეკვენირების ანალიზების ახალი მძლავრი მეთოდები მიუთითებს, რომ არქაული ჰომინინები ჰომო საპიენსს შეიძლება აფრიკაშიც შეერივნენ. თუმცა, აფრიკაში გადაშენებულ ჰომინინთა გენომი ჯერ გაშიფრული არ არის, რადგან ტროპიკულ კლიმატში არქაული დნმ სწრაფად დეგრადირდება.

გამოსახულება 3

სვანტე პააბოს აღმოჩენათა წყალობით, ახლა უკვე ვიცით, რომ ჩვენი გადაშენებული ნათესავების არქაული გენების მიმდევრობები გავლენას ახდენს თანამედროვე ადამიანის ფიზიოლოგიაზე. ამის ერთ-ერთი მაგალითია გენ EPAS1-ის დენისოველის ვერსია, რაც განაპირობებს ზღვის დონიდან მაღლა გადარჩენას და ფართოდ არის წარმოდგენილი თანამედროვე ტიბეტელებში. კიდევ ერთი მაგალითია ნეანდერტალელთა გენები, რომლებიც გავლენას ახდენს სხვადასხვა ტიპის ინფექციის მიმართ ჩვენი იმუნური სისტემის რეაგირებაზე.

რა გვაქცევს ცალსახად ადამიანებად?

ჰომო საპიენსისთვის დამახასიათებელია უნიკალური უნარი, რომ შექმნას კომპლექსური კულტურები, მოწინავე ინოვაციები და ფიგურული ხელოვნება, ასევე ღია წყლების გადაკვეთისა და პლანეტის ყველა ნაწილში გავრცელების უნარი (გამოსახულება 4). ნეანდერტალელებიც ჯგუფებად ცხოვრობდნენ და დიდი თავის ტვინი ჰქონდათ. ისინიც იყენებდნენ იარაღებს, მაგრამ ეს ყველაფერი ძლიერ მცირედით ვითარდებოდა ასობით ათასი წლის განმავლობაში.

ჰომო საპიენსსა და ჩვენს უახლოეს გადაშენებულ ნათესავებს შორის გენეტიკური სხვაობები იქამდე იყო უცნობი, ვიდრე ამას პააბო გამოავლენდა საკუთარ ნაშრომებში. ამ სხვაობების ირგვლივ მიმდინარე ინტენსიური კვლევების საბოლოო მიზანია ახსნას, რა გვაქცევს ჩვენ ცალსახად ადამიანებად.

გამოსახულება 4

მომზადებულია nobelprize.org-ის მიხედვით.