Палеогенетика в ранните човешки изследвания - какво я прави толкова важна
Защо генетиката става все по-важна в биологията
Наследствеността се превърна във важна поддисциплина на биологията през последните няколко десетилетия. Техните нови методи позволяват, например, по-добро разбиране на заболявания като СПИН или рак, които преди това са били нелечими. Процесът на CRISPR за модифициране на ДНК също така позволява конкретно да се намесва и променя отделни геномни последователности при растения и животни. За разлика от генното инженерство, което също е доразвито, процесът намалява риска, че нецелеви и неточни, генерирани от чужбина гени причиняват функционално разстройство в организма.
Такива модифицирани генни терапии могат да се използват в бъдеще, когато конвенционалните медицински методи вече не работят. Например наследствените заболявания могат да бъдат „поправени“ или ХИВ вирусът в тялото да бъде потиснат чрез промяна на имунните клетки. Тези нови методи обаче са все още в зародиш. За разлика от палеогенетиката, която през последните десетилетия позволи на учените да разкрият генетичните тайни на днешните човешки предци.
Нарастващото значение на палеогенетиката в праисторическите изследвания на човека
Палеогенетиката е постигнала тези успехи досега
Известният биохимик Алън С. Уилсън празнува един от най-големите успехи в областта на палеогенетиката през 80-те години. Той е получил съединителна и мускулна тъкан от quaggas от съществуващите проби и той и неговият екип успяха да изолират и анализират генетичния материал под формата на митохондриална ДНК (mtDNA). За експертите статията му, публикувана в Nature, все още се счита за раждането на палеогенетиката.
Палеогенетика и изследвания върху праисторически хора
Значителната работа на млад швед на име Сванте Паабо първоначално остава неизвестна. Той изследва ДНК материал от мумии, които са били на хиляди години, преди науката да го осъзнае през 1985 г. Почти две десетилетия по-късно изследователят поставя крайъгълен камък в тази област, като е първият учен, който дешифрира пълния генетичен материал на неандерталец от костите му.
С помощта на митохондриална ДНК той успя да анализира старите неандерталски кости и да ги използва, за да отчете генетичните различия на днешните хора. Той стигна до грандиозното заключение, че около 1,5 до 2,1 процента от генома на неандерталците могат да бъдат открити при хората днес (с изключение на африканците). Pääbo подозира, че ДНК на неандерталеца е помогнала на ранните групи Homo sapiens, имигрирали от Африка, да оцелеят в новата среда от ледниковия период.
Малък процент от гените на неандерталците се среща при всички хора извън Африка.
Благодарение на резултатите от изследванията на Pääbo, ние получихме ценна информация за еволюцията на хората от плейстоцена. Не на последно място благодарение на генетичните анализи на проби от Денисовата пещера, на 500 километра от Новосибирск в Сибир, екипът му отново успя да докаже, че геномът на неандерталците се е смесил с този на други ранни хора. В хода на своите изследвания учените, работещи с Пяобо, откриха неизвестна досега група хора, хората Денисова, които са свързани с неандерталците.
През 2012 г. Pääbo най-накрая успя да декодира пълен геном. Въз основа на неговите анализи беше възможно научно да се докаже общото между генетичния състав на хората от Денисова и този на днешното източноазиатско население, които до пет процента си приличат. Pääbo също е успял да определи генетичните прилики между неандерталците и денисовците. Неговите анализи разкриват 0,5% сходство между двата генома. Както показват по-нататъшни проучвания, размерът на популацията на денисовците и неандерталците е много малък, в резултат на което инбридингът е често срещан.
В близкото минало изследователският екип, базиран в Лайпциг в Института Макс Планк, съставя обширен каталог, включващ всички важни промени в генома на неандерталците.
Какви специални изисквания носи палеогенетиката със себе си
Подробният анализ на ДНК носи заедно с всичките му перспективи за успех и своите клопки. Замърсените проби, които в крайна сметка не идват от генетичния материал, а от собствена люспа на кожата, не са необичайни. За да се предотвратят замърсени проби, сега има строги начални условия в изследванията: от костюми за цялото тяло до ръкавици и маски за лице. Дори когато се вземат надеждни тъканни и костни проби, предизвикателството пред учените е да работят със стерилни материали по всяко време. След всяка употреба на PCR тогава има съответни празни експерименти, в които не се използва нито една от получените ДНК последователности.
Освен това сега учените използват надеждни методи за разграничаване на стари и нови ДНК последователности. До 2005 г. беше изключително трудно да можем изобщо да анализираме тези фрагменти от стари ДНК последователности. Само с развитието на така нареченото секвениране от следващо поколение беше възможно да се обогатят и възпроизведат няколко ДНК фрагмента.
Заключение
Въпреки че палеогенетиката остава методологически ограничена, тя има важен принос за биологията, за да се проследи по-точно еволюционната история на растенията, животните и хората. Иновационните методи все още не са изчерпани; следователно се очаква тази генетична поддисциплина да продължи да напредва научно през следващите години и десетилетия.
Статия на Керстин Шмит - мениджър на съдържание и опитен автор на книги в агенция за домакинска работа