Νέα ανάλυση της αρχαίας ανθρώπινης πρωτεΐνης θα μπορούσε να ξεκλειδώσει τα μυστικά της εξέλιξης

Σύνταξη – επιμέλεια: Στέλιος Βασιλούδης

Η τεχνική – γνωστή ως πρωτεομική – θα μπορούσε να φέρει νέες γνώσεις για τα τελευταία δύο εκατομμύρια χρόνια της ιστορίας της ανθρωπότητας

Μικροσκοπικά ίχνη πρωτεΐνης που παραμένουν στα οστά και τα δόντια των πρώτων ανθρώπων θα μπορούσαν σύντομα να μεταμορφώσουν τις προσπάθειες των επιστημόνων να αποκαλύψουν τα μυστικά της εξέλιξης του είδους μας.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η νέα τεχνική θα μπορούσε να τους επιτρέψει να αναγνωρίσουν τις πρωτεΐνες από τις οποίες κατασκευάστηκαν τα σώματα των προκατόχων μας και να φέρουν νέες γνώσεις για τα τελευταία 2 εκατομμύρια χρόνια της ιστορίας της ανθρωπότητας. Η ανάλυση αυτών των μικροσκοπικών υπολειμμάτων θα μπορούσε, στη συνέχεια, να βοηθήσει στην επίλυση σημαντικών εξελικτικών μυστηρίων, όπως η ταυτότητα των κοινών προγόνων του Homo sapiens και του Νεάντερταλ.

Οι προεκτάσεις της τεχνολογίας της πρωτεομικης που αναπτύχθηκε προσφατα, θα αντικατοπτρίζουν τον αντίκτυπο της τεχνολογίας ανάλυσης αρχαίου DNA, η οποία τα τελευταία 20 χρόνια έχει βοηθήσει στην αποκάλυψη δραματικών μυστικών για το παρελθόν της ανθρωπότητας. Αυτά περιλαμβάνουν την ανακάλυψη ότι πολλοί σύγχρονοι άνθρωποι διαθέτουν γονίδια των Νεάντερταλ και ότι τα δύο είδη θα πρέπει να έχουν διασταυρωθεί κάποια στιγμή τα τελευταία 100.000 χρόνια.

Ένα project στο Ηνωμένο Βασίλειο για την αξιολόγηση της υπόσχεσης της πρωτεομικής, που μόλις ξεκίνησε, θα πραγματοποιηθεί από μια ομάδα επιστημόνων με έδρα δύο μεγάλα ερευνητικά κέντρα στο Λονδίνο: το Ινστιτούτο Φράνσις Κρικ και το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας. «Θα περάσουμε τα επόμενα τρία χρόνια αξιολογώντας προσεκτικά πόση πρωτεΐνη μπορούμε να πάρουμε από τα απολιθώματα και τι μπορούμε να μάθουμε από τα δείγματα που λαμβάνουμε», λεει ο καθηγητής Chris Stringer, του Μουσείου Φυσικής Ιστορίας. «Ας ελπίσουμε ότι θα δείξει πως μπορούμε να μάθουμε πολλά για το παρελθόν μας μελετώντας πρωτεΐνες των μακρινων προγόνων μας», λεει ο ίδιος.

Μέρος της έρευνας θα περιλαμβάνει τη χρήση ενός φορητού scanner που μπορεί να σαρώσει ένα απολίθωμα προκειμένου να αποκαλυφθεί πόση πρωτεΐνη περιέχει. «Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να επικεντρωθούμε μόνο στα πιο πολλά υποσχόμενα κρανία και οστά», προσθέτει ο Stringer. «Είναι σημαντικό να μην προσπαθήσουμε να πάρουμε δείγματα – όσο μικρά κι αν είναι -  από απολιθώματα που δεν μας προσφερουν πρωτεΐνη για μελέτη», συνεχίζει.

Η ανάπτυξη της πρωτεομικής ακολουθεί την επιτυχία των επιστημόνων στην ανάλυση του DNA που εξάγεται από αρχαία ανθρώπινα απολιθώματα. Μελετώντας υπολείμματα γενετικού υλικού από απολιθώματα, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι άνδρες και γυναίκες μη αφρικανικής καταγωγής φέρουν ορισμένα γονίδια του Νεάντερταλ. Έχουν επίσης αποκαλύψει την ύπαρξη ενός εντελώς νέου είδους πρώιμων ανθρώπων – γνωστών ως Denisovans – από γενετικό υλικό που βρέθηκε σε θραύσματα δοντιών και οστών σε μια σπηλιά της Σιβηρίας.

Όμως, η ανάλυση του αρχαίου DNA έχει περιορισμούς. «Το DNA είναι εύθραυστο και διασπάται αρκετά γρήγορα, ειδικά σε θερμές συνθήκες», λεει ο Pontus Skoglund του Ινστιτούτου Φράνσις Κρικ. «Έτσι είναι κυρίως χρήσιμο για τη μελέτη απολιθωμάτων ηλικίας μικρότερης των 100.000 ετών που βρέθηκαν σε σχετικά  δροσερά ή ψυχρά μέρη».

Αυτό το τελευταίο μειονέκτημα είναι ένα ιδιαίτερο πρόβλημα για τη μελέτη του Homo sapiens – ενός είδους που εξελίχθηκε στην Αφρική. Αρχαίο DNA σπάνια βρίσκεται σε κρανία και οστά από ανασκαφές εκεί λόγω των θερμών συνθηκών. Έτσι, οι επιστήμονες έχουν αρχίσει να εξετάζουν άλλες μεθόδους για να μελετήσουν τη βιολογία  αυτων των ανθρωπων – και έχουν εντοπίσει τις πρωτεΐνες ως βασικό στόχο.

Το σώμα μας αποτελείται από πρωτεΐνες των οποίων η παραγωγή ελέγχεται από το DNA. Αποκαλύπτοντας τη δομή τους, μπορούμε να αποκτήσουμε γνώσεις για τη σύνθεση των πρώιμων ανθρωπων. Το σημαντικό είναι ότι οι πρωτεΐνες επιβιώνουν περισσότερο σε θερμές συνθήκες.

Αυτό το τελευταίο πλεονέκτημα προσφέρει ελπίδες για την απόκτηση νέων γνώσεων σχετικά με πολλά περίπλοκα, μη κατανοητά είδη που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα. Αυτά περιλαμβάνουν τον Homo naledi, έναν ανθρωποειδές 300.000 ετών που βρέθηκε στη Νότια Αφρική το 2013. Τα δείγματα φαίνεται να προέρχονται από πρωτόγονα φύλα αν και άλλα στοιχεία δείχνουν ότι έθαβαν τους νεκρούς τους. Επιπλέον, η προέλευση του Homo floresiensis, ενός μικρού πρωταρχικού είδους ανθρώπων  – με το παρατσούκλι, «κόσμος των χόμπιτ» – που βρέθηκε στο νησί Φλόρες της Ινδονησίας, έχει επίσης προβληματίσει τους επιστήμονες. Οι (θερμές) συνθήκες και στις δύο τοποθεσίες δεν επέτρεψαν να βρεθεί DNA – μέχρι στιγμής – σε απολιθώματα εκεί, αφήνοντας τους επιστήμονες αβέβαιους για το πώς εξελίχθηκαν αυτές οι ασυνήθιστες εκδοχές της ανθρωπότητας.

Ακολουθούν οι Denisovans. Αν και οι επιστήμονες έχουν αποκωδικοποιήσει το γονιδίωμά τους, δεν γνωρίζουμε ακόμα πώς έμοιαζαν, ούτε πολλά για το πώς συμπεριφέρονταν ή πώς κυνηγούσαν. «Όλα αυτά είναι πραγματικά ενδιαφέροντα είδη και δεν έχουμε παρά μια φτωχή εικόνα για το πώς σχετίζονται με εμάς», λεει ο Stringer. «Έτσι,ι η πρωτεομική θα μπορούσε σίγουρα να βοηθήσει και σε αυτή την περίπτωση», συμπληρώνει.

Ωστόσο, υπάρχει ένα μειονέκτημα στη χρήση των πρωτεϊνών ως οδού για τη μελέτη του παρελθόντος μας, σύμφωνα με τον Skoglund. «Οι πρωτεΐνες δεν μεταφέρουν τόσες πληροφορίες όσο το DNA. Περιέχουν μόνο το 1% (περίπου) από το maximum των  πληροφοριών που θα μπορούσε να λάβει κανείς από ένα δείγμα DNA. Αυτό σημαίνει ότι θα χρειαστούμε πολλά δείγματα για να μπορέσουμε να δημιουργήσουμε αρκετά δεδομένα, προκειμένου να πραγματοποιήσουμε ουσιαστικές αναλύσεις. Αυτό μπορεί να μην είναι εύκολο», λέει ο ίδιος.

Ωστόσο, η πρωτεομική έχει ήδη δώσει πρώιμα ελπιδοφόρα αποτελέσματα. Μελέτες από τον Frido Welker του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης έδειξαν ότι οι πρωτεΐνες κολλαγόνου που βρέθηκαν σε ένα κομμάτι γνάθου hominin στο σπήλαιο Baishiya Karst ψηλά στο θιβετιανό οροπέδιο στην Κίνα, ταιριάζουν με αυτές των Denisovans.

«Αυτή είναι η πρώτη υπόδειξη για το πώς μπορεί να έμοιαζε ο Denisovan και υποδηλώνει ότι η πρωτεομική έχει πολλά να προσφέρει στην κατανόησή μας για την ανθρώπινη εξέλιξη», καταλήγει ο Welker. «Είναι σίγουρα ενθαρρυντικό», ολοκληρώνει.

Πηγή: The Guardian