Opiniile exprimate de Forbes Contributors sunt ale lor.

denisovanii

Unul dintre cele mai surprinzătoare detalii ale evoluției umane dezvăluite de secvențierea ADN-ului din fosilele antice este că unele oase considerate a fi neandertalieni erau de fapt cele ale unui tip cu totul nou de om. Denisovenii au fost identificați pentru prima dată când cercetătorii au examinat genomul vechi de 74.000-82.000 de ani secvențiat dintr-un os roz găsit într-o peșteră siberiană. Genomul era în mod evident uman, dar atât de divergent față de neanderthalieni și Homo sapiens din punct de vedere anatomic, încât a indicat un al treilea grup de oameni. Ulterior proteinele Denisovan au fost recuperate dintr-o maxilară și genomurile din dinți.

Deși avem cunoștințe intime despre unii dintre genomii acestor oameni, nu știm aproape nimic despre morfologia lor fizică. Fără aceste cunoștințe, nu am reușit să implementăm întreaga gamă de instrumente din setul de instrumente pentru paleoantropologie. Studiile asupra dietei, comportamentului, traiectoriei lor evolutive unice și a multor boli prezente în populațiile antice, toate depind de studierea oaselor.

Genomurile originale Denisovan provin din rămășițe care se credeau odinioară ale neanderthalienilor. Câte alte rămășițe denisovane au fost deja găsite, dar au fost clasificate greșit? Dacă am putea identifica modul în care Denisovanii ar putea diferi fizic de ceilalți oameni, am putea fi capabili să identificăm mai eficient fosilele lor. Aceasta este o întrebare la care s-ar putea răspunde acum, datorită unui nou studiu inovator realizat de David Gokhman și colegii săi, publicat săptămâna aceasta în revista Cell.

Universitatea dezvăluie un model tipărit 3D al feței speciilor umane preistorice Denisovan în urma unei cercetări care utilizează date de metilare a ADN-ului, în timpul unei conferințe de presă la Universitatea Ebraică din Ierusalim, pe 19 septembrie 2019. (Foto de MENAHEM KAHANA/AFP) citiți MENAHEM KAHANA/AFP/Getty Images)

Gokhman și coautorii săi au încercat să identifice trăsăturile fizice care erau unice pentru Denisovani folosind indicii din genomul lor. Extrapolarea trăsăturilor fizice din genomi nu este deloc simplă; de fapt, există foarte puține trăsături care pot fi identificate în mod clar numai pe baza genelor. Cu toate acestea, autorii acestui studiu au adoptat o abordare diferită și mai creativă: s-au concentrat pe căutarea unei reglări genetice diferențiale - dacă este probabil ca o genă să fie folosită sau nu pentru a produce proteine ​​- în descendențele denisovane față de oamenii moderni, neanderthalieni și primate neumane.

Ei au reușit să facă acest lucru căutând promotori - regiuni ale genomului care controlează reglarea genelor - care sunt cunoscute din studiile experimentale pentru a avea efecte specifice asupra morfologiei atunci când sunt inactivate. Gokhman și colegii săi au căutat metilarea la aceste situri, care, dacă ar fi prezentă, ar indica faptul că gena ar putea fi redusă la tăcere. Au exclus cu atenție din studiul lor orice situri de metilare despre care se știe că sunt afectate de vârstă, sex, starea de sănătate, mediu sau tipul de țesut în care se găsesc.

Pe baza promotorilor metilați pe care i-au identificat, au construit estimări ale consecințelor morfologice asupra neanderthalienilor, oamenilor moderni, denisovanilor și cimpanzeilor. Apoi, a comparat predicțiile morfologice bazate pe profilurile de metilare la oameni moderni, cimpanzei și neanderthalieni cu morfologiile lor reale ca o verificare a metodei lor, constatând că „ating o precizie de 82,8% în reconstrucția trăsăturilor care separă neanderthalienii și Homo sapiens modern și 87,9% în prezicerea direcției lor de schimbare. La cimpanzeu, atingem o performanță similară, cu o precizie de 90,5% la prezicerea trăsăturilor care sunt divergente și 90,9% la prezicerea direcției lor de schimbare. ”

După această validare a metodei lor, au compilat o listă de 32 de trăsături prezise de tiparele de metilare Denisovan. Multe dintre trăsăturile lor prezise au fost similare cu cele pe care paleontologii le folosesc pentru a caracteriza scheletele neandertaliene, incluzând maxilarele robuste, frunțile joase și smalțul gros pe dinți. S-a prezis că alte trăsături diferă de neandertalieni, inclusiv aspecte ale formei maxilarelor și lărgirea regiunii craniului între oasele parietale.

O validare suplimentară - și remarcabilă - a metodei lor a avut loc în timp ce manuscrisul acestei lucrări a fost de fapt în revizuire: o maxilară din Platoul Tibetan a fost identificată prin analiza proteinelor ca aparținând unui Denisovan. Morfologia maxilarului s-a potrivit cu șapte din cele opt predicții pe care Gokhman și colegii le-au dedus din abordarea lor de metilare.

L-am întrebat pe Dr. Gokhman despre ceea ce vede el ca fiind semnificația muncii echipei și mi-a răspuns într-un e-mail:

„Văd semnificația acestei lucrări la două niveluri. La un nivel mai specific, ne oferă o privire asupra morfologiei denisovenienilor. Este departe de a fi un profil complet: este o predicție calitativă, mai degrabă decât precisă, iar precizia sa este estimată la

85%, dar având în vedere cât de puțin știm despre denisoveni, cred că ne ajută să îi înțelegem mai bine. La un nivel mai general (și mai important în opinia mea), această lucrare sugerează că examinarea straturilor de reglare a genelor ne poate învăța mai multe despre morfologie decât am apreciat anterior. Privind la cele mai extreme modificări de reglementare, care se întind pe mii de baze, sunt fixe și se află în regiunile de reglare cheie, iar apoi le leagă de boli monogene, unde legătura geno-fenotip este bine stabilită, ne permite să deducem ce organe sunt așteptate să fie afectați de schimbarea de reglementare și care este direcția cea mai probabilă a schimbării fenotipice. ”

Dr. Gokhman a remarcat că au existat deja câteva critici ale studiului pe motive metodologice (a se vedea aici un exemplu), care se bazează pe unele interpretări greșite ale scopului și metodei noastre. Întrebarea pe care am încercat să o abordăm și abordarea pe care am aplicat-o nu vizează prezicerea informațiilor fenotipice precise dintr-un singur eșantion. Este o abordare comparativă, al cărei scop este de a examina legătura dintre cele mai extinse schimbări de reglementare dintre grupurile umane și direcția potențială a efectului lor anatomic. ”

Dr. Rick Smith, coleg postdoctoral la Dartmouth și expert în paleo-epigenetică care nu a fost implicat în studiu, a fost impresionat de acest lucru. „Această lucrare este interesantă! Există motive pentru a-și lua concluziile cu un bob de sare, dar autorii înșiși subliniază cu atenție faptul că aceasta este o predicație și nu este menită a fi luată ca „fața unui denisovan”. Mai degrabă, aceasta generează predicții pentru aspecte ale Morfologia denisovană într-un mod inteligent, oferindu-ne indicii despre anatomia lor pe care nu le-am putut obține înainte. Această abordare ne-ar putea ajuta să identificăm alte fosile denisovane, ne-ar putea ajuta să știm ce să căutăm. Acum paleontologii și paleogeneticienii pot ieși și testa aceste predicții. ”

Predicțiile pe care le-a generat echipa au semnalat deja câteva fosile ca fiind candidați buni pentru denisoveni. În special, distanța mare prevăzută între oasele parietale se potrivește cu două cranii datând între 100.000 și 130.000 de ani în urmă de la Xuchang din estul Chinei, care altfel seamănă cu neanderthalienii. Dacă genomurile pot fi recuperate din aceste rămășițe, acestea ar servi ca un test puternic al modelelor predictive ale autorilor.