Ewa mitochondrialna, od której pochodzą wszyscy obecnie żyjący ludzie, stała się już jedną z ikon popkultury prawie, jak Marilyn Monroe ze swoją podwianą sukienką, czy też Che Guevara w berecie z gwiazdką. Pochodzenie wszystkich ludzi od jednej kobiety – Ewy, tak idealnie komponuje się z historią biblijną, że każde podważanie tej ugruntowanej już prawdy pachnie trochę bluźnierstwem i siarką. Spróbujmy jednak znów popłynąć pod prąd tego co ustalone oraz oczywiste i spojrzeć na historię Ewy, jedynej matki nas ludzi, raz jeszcze.
Idealnym wstępem do tego zadanie, będzie pewien stary jak ludzkość dowcip: Na lekcji języka polskiego Pani kazała dzieciom napisać wypracowanie pod tytułem: “Matka jest tylko jedna”. Jasiu, prosiła Pani Nauczycielka następnego dnia, przeczytaj proszę swoje wypracowanie dzieciom. Jasiu wstał i przeczytał: Przychodzę do domu, a matka leży pijana z kolejnym gachem w łóżku i krzyczy: “ Jasiu przynieś te dwie butelki wódki z lodówki”. Idę do lodówki, otwieram, patrzę i odpowiadam: “ Matka, jest tylko jedna”.
To dowcip z brodą, który w różnych wersjach opowiadali już sobie nasi prehistoryczni przodkowie, opiekając nad ogniskiem mamuta, tura lub innego przedstawiciela gatunku zagrożonego wyginięciem. Sens historii był jednak zawsze taki sam: jedna matka może mieć niejedno znaczenie. Historia tzw. Ewy mitochondrialnej, od której wywodzą się wszyscy obecnie żyjący przedstawiciele gatunku Homo sapiens również sugeruje coś, co nie do końca jest prawdą. Chociaż wywodzimy się wszyscy w pewnym sensie od jednej kobiety żyjącej w Afryce ok. 100 tys. lat temu, nie oznacza to wcale, że Ewa była tylko jedna.
Zanim jednak wyjaśnimy ten paradoks, wróćmy do wspaniałych lat 80-tych oraz zażartej dyskusji dotyczącej pochodzenia ludzi oraz dróg ewolucji rodzaju ludzkiego. Spór ten był gorący i wywoływał niemniejsze emocje, wśród niektórych naukowców, niż bijący wtedy rekordy popularności teledysk Madonny „Like a Virgin” wśród pozostałych 99,999% społeczeństwa. W tych zamierzchłych czasach, w których nasi przodkowie nie używali jeszcze na co dzień internetu, o smartfonach, oraz portalach społecznościowych nie mówiąc, poglądy na ewolucję Homo sapiens były jednoznaczne i pewne jak płaska Ziemia przed Kopernikiem i Galileuszem. Wszyscy obecnie żyjący przedstawiciele naszego gatunku powstali na skutek jednoczesnej i niezależnej ewolucji z ludzi pierwotnych zamieszkujących różne zakątki Ziemi. Koniec i kropka, temat zamknięty. Teoria ta nazywana policentryczną lub multiregionalną zakładała, że ludzie współcześni wywodzą od pierwotnej formy człowieka, która około 1,8 miliona lat temu skutecznie zasiedliła Afrykę oraz większość Eurazji. Nasi przodkowie, którzy odpowiadają za tą pierwszą falę ludzkiej globalizacji rozpoznawani są pod wspólną, zgrabną nazwą Homo erectus. Wbrew oczywistym skojarzeniom, nazwa ta oznacza jedynie człowieka wyprostowanego, chodzącego na dwóch nogach, w pozycji pionowej.
Homo erectus nie tylko potrafił świetnie, chodzić i biegać, używał również licznych narzędzi oraz ognia. Generalnie oprócz Netflixa nic mu do szczęścia nie brakowało. Zgodnie z teorią policentryczną po dotarciu na miejsce Homo erectus przystosowywał się do lokalnych warunków, ewoluując powoli w nas, czyli różne formy Homo sapiens żyjące obecnie na Ziemi. Dlatego jedni mają teraz skośne oczy i wolą jeść ryż pałeczkami, a inni mają białą skórę i żyć nie mogą bez schabowego z kapustą. Taka zgrabna teoria. Szkoda tylko, że nieprawdziwa.
W 1987 r. trójka naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley: Allan Willson, Rebecca L. Cann oraz Mark Stoneking, ogłosiła wyniki badań, które podcięły gałąź na której dotąd bezpiecznie siedzieli wyznawcy policentryzmu. W czasopiśmie Nature opublikowali wyniki, zgodnie którymi wszyscy współcześni ludzie wywodzą się od małej, jednolitej grupy zamieszkującej Afrykę około 140-200 tys. lat temu. Te rewolucyjne wnioski zostały wyciągnięte w oparciu o nowatorskie podejście badawcze polegające na porównaniu materiału genetycznego obecnie żyjących ludzi. Wcześniej badania ewolucji człowieka opierały się prawie wyłącznie na porównaniu kości naszych szacownych praprzodków. Z kości natomiast najlepiej zachowują się zęby. Można więc bez wielkiej przesady powiedzieć, że historia ewolucji ludzkości do lat 80 tych zapisana była głównie w materiale dentystycznym. Trudno jest opisać emocje, które towarzyszyły odnalezieniu każdej spróchniałej, prehistorycznej jedynki lub ósemki. „Non omnis moriar – Nie całkiem umrę” napisał kiedyś wielki poeta rzymski Horacy, a każdy prawdziwy badacz historii ludzkości dodałby bez wahania „gdyż pozostaną po mnie jeszcze zęby”. W swoich, na te czasy nowatorskich badaniach trójka naukowców z Berkeley przeanalizowała różnice materiału genetycznego znajdującego się w tzw. mitochondriach. Mitochondria, to niewielkie owalne struktury znajdujące się w każdej komórce bardziej złożonych organizmów żywych. Pełnią one funkcję mikroskopijnych elektrowni, wytwarzających energię dzięki „spalaniu” kalorii, które w dużym nadmiarze dostarczamy im codziennie po każdym posiłku. Mitochondria są fascynujące również z innego powodu. Posiadają one własny, niezależny materiał genetyczny. Genom mitochondrium jest mikroskopijny i u ludzi składa się jedynie z 16 569 liter. W porównaniu z 3 miliardami liter „normalnego” DNA ludzkiego to maleństwo. Jednakże w tym przypadku małe jest piękne i w dodatku egzotyczne, gdyż genom mitochondrium nie jest tak naprawdę naszym własnym DNA. Mitochondria w zamierzchłych czasach były bakteriami, które do perfekcji udoskonaliły zdolność wytwarzania energii przy użyciu tlenu. Umiejętność ta była źródłem zazdrości innych mniej zaradnych energetycznie organizmów. Jednakże w przyrodzie jak w biznesie, jeżeli nie możesz czegoś zrobić sam, zawsze możesz założyć spółkę. Zanim delikwent się zorientuje to co było jego jest obecnie nasze. Na podobnych zasadach niektóre organizmy założyły z bakteryjnymi mitochondriami wspólny biznes, który trwa do dziś i całkiem nieźle prosperuje. My dostarczamy mitochondriom kalorie, a one bez weekendów i urlopu wytwarzają w nadmiarze energię, którą następnie dzielą się z nami. Prawie jak na każdych imieninach u Cioci, która dostarcza olbrzymich ilości zbędnych kalorii w postaci torcików i ciastek, które my z zapałem konsumujemy: „Jeszcze jeden kawałek torciku Jasiu? Twoje mitochondria się ucieszą…”.
Inną unikalną cechą mitochondriów jest fakt, że dziedziczone są one wyłącznie po matce. „Normalny” materiał genetyczny jest równo po połowie przekazywany przez matkę oraz przez ojca. Jednak w przypadku mitochondriów, działa to zupełnie inaczej. Mitochondria wraz ze swoim DNA przekazywane są wyłącznie przez komórkę jajową. Marne kilka mitochondriów obecnych w plemnikach, dostaje grzecznie ewolucyjnego kopa poniżej ogonka i znika na zawsze z kart historii.
Nasz zespół naukowców porównał DNA mitochondriów ludzi żyjących w różnych częściach świata. Wnioski zostały wyciągnięte w oparciu o proste założenie: im bardziej podobny jest materiał genetyczny, tym bliżej spokrewnione są badane osoby. Gdy natomiast DNA jest bardziej zróżnicowane oznacza to, że przodkowie stracili ze sobą kontakt wcześniej. W przypadku badania zębów, nigdy nie wiadomo czy odkryty trzonowiec należał do naszego przodka, czy też do pechowca, który utracił uzębienie, nie mając szans na sukces ewolucyjny. Zupełnie jak facetem na imprezie w remizie. Pobił się o dziewczynę, stracił zęby, a i tak seksu nie było. W przypadku badania DNA mamy natomiast pewność, że materiał genetyczny pochodzi od naszych przodków, którzy przekazywali go z zapałem z pokolenia, na pokolenie. Inną bardzo ważną cechą DNA, którą można wykorzystać do badań naszego pochodzenia jest możliwość oceny czasu jaki minął od momentu, w którym drogi naszych prarodziców się rozeszły. Ocena taka nazywana jest „zegarem molekularnym” i polega na ustaleniu ile średnio liter zmienia się w badanym DNA w ustalonym okresie. W tym przypadku czas liczony jest jednak w jednostkach koniecznych do zachodzenia procesów ewolucyjnych, czyli minimum w setkach tysięcy lub milionach lat. Zegar molekularny tyka głównie dzięki temu, że większość przekazywanych z pokolenia na pokolenie zmian liter kodu genetycznego (mutacji) jest neutralna i nie powoduje żadnych widocznych zmian w funkcjonowaniu organizmów. Fakt pozostaje jednak faktem, mutacje są zazwyczaj nudne i niewiele znaczące. Zupełnie jak lekcje genetyki w szkole, z których obecnie pozostało nam jedynie mgliste wspomnienie. Muszę z pewnym smutkiem stwierdzić, że na żadne mutacyjne supermocne, w stylu wyrzucania pajęczyny z nadgarstka, lub wsuwanych szponów z adamantium raczej liczyć nie możemy. Sorki panie Parker, przykro mi Logan. Fakt, że większość mutacji od razu nas nie zabija lub nie zmienia w superbohaterów daje nam jednak jeden, niewielki plusik. Pozwala przyjrzeć się dokładniej naszej prehistorii zapisanej w genach. Dzięki ocenie różnic w DNA mitochondrialnym ludzi zamieszkujących różne rejony świata, badacze z Berkeley doszli do kilku zaskakujących wniosków. Po pierwsze stwierdzili, że największe różnice występuje w Afryce. Oznaczało to, że ewolucja Homo sapiens trwała tam najdłużej. Afryka została przez to jednoznacznie potwierdzona jako kolebka ludzkości, z której wszyscy ludzie współcześni wyruszyli na podbój kuli ziemskiej. Hipotezę tą nazwano bez większej dozy kreatywności „Wyjściem z Afryki”. Był to poważny cios dla teorii zakładającej równoległe powstawanie Homo sapiens z Homo erectus w różnych częściach świata.
Drugi jeszcze bardziej sensacyjny wniosek, dotyczył pochodzenia genomu mitochondrialnego wszystkich ludzi. Z uzyskanych wyników niezbicie wynikało, że DNA mitochondrialny obecny u wszystkich ludzi współczesnych, pochodzi od jednej kobiety, która żyła w Afryce około 140 tys. – 200 tys. lat temu.
Przesunięcie daty wyjścia ludzi z Afryki z milionów do marnych setek tysięcy lat było osinowym kołkiem wbitym prosto w serce teorii policentrycznej. Oczywiście walka „genów” z „zębami” trwała jeszcze kilka dobrych lat wzbudzając czasem emocje graniczące z histerią. Ostatecznie jednak geny wyszły z tej walki z tarczą odsyłając teorię policentryczną do lamusa historii nauki.
Ogłoszone wyniki badań rozpoczęły wkrótce własne, niezależne życie medialne. Teoria otrzymała nawet błogosławieństwo i poparcie jednej z grup kreacjonistów, którzy błędnie uznali ją za potwierdzanie dosłowności historii stworzenia opisanej w Biblii. Newsweek natomiast opublikował na pierwszej stronie obraz przedstawiający czarnoskórą Ewę podającą jabłko nie mniej opalonemu Adamowi. W ten sposób Ewa mitochondrialne popłynęła własnym kursem w do raju celebrytów, w którym króluje odtąd obok wiecznie żywego Elvisa Presley‘a.
Czas jednak wreszcie rozwiązać paradoks z historii o Jasiu i wyjaśnić jak jest możliwe, że DNA mitochondrialny wszystkich żyjących obecnie ludzi pochodzi od jednej kobiety. Bo przecież NA POCZĄTKU Ew BYŁO całkiem sporo.
Wróćmy więc do czasów, w których Ewa przemierzała wraz z innymi ludźmi afrykańską sawannę w poszukiwaniu korzeni oraz jadalnych owoców, choć niekoniecznie jabłek. Liczba ludzi była wtedy stosunkowo niewielka. Z badań wynika, że ludzkość kilka razy zbliżała się do minimalnej granicy liczebności, która jest konieczna by gatunek mógł przetrwać. Trzeba przyznać bez żadnych skrupułów, że Homo sapiens był w przeszłości gatunkiem zagrożonym wymarciem. Załóżmy, że całkowita liczba ludzi w czasach Ewy wynosiła 10 tysięcy: 5 tysięcy Ew i 5 tysięcy Adamów. Pamiętajmy jednak, że geny mitochondrialne są przekazywane wyłącznie przez matkę. Z tego powodu, w przypadku, gdy jedna z Ew miała wyłącznie synów lub zmarła przed urodzeniem dzieci, jej linia mitochondrialna nie była dalej przekazywana. W ten sposób linie mitochondrialne innych Ew znikały po kolei na skutek wypadków losowych. Aby lepiej przedstawić ten proces wyobraźmy sobie małą społeczność odizolowaną od świata. Liczba nazwisk, przekazywanych w tym przypadku tradycyjnie tylko z ojca na syna, jest od początku ograniczona. Wystarczyło że Kargul po pijanemu rozbił się na motorze przed spłodzeniem potomka i jego nazwisko znikało na zawsze z kart historii. Po kilkunastu pokoleniach we wsi będą już mieszkali wyłącznie Pawlakowie, którzy wybrali szczęśliwy los na loterii nazwisk. Podobnie Ewa, matka mitochondrialnego DNA nas wszystkich, wygrała główną nagrodę w ewolucyjnego blackjacka.
Tam gdzie jest Ewa musi być oczywiście również Adam. Historia ta stara jak stworzenie człowieka, okazała się również prawdziwa w przydatku naszych genetycznych prarodziców. Badacze odnaleźli także Adama, przodka wszystkich obecnie żyjących ludzi, analizując nasz chromosom Y. Chromosom to skondensowana struktura zbudowana głównie z DNA oraz białek, tworząca paczkę z informacją genetyczną kopiowaną i przekazywaną z pokolenie na pokolenie. Ludzki chromosom Y występuje u mężczyzn i odpowiada za przekazywanie cech męskich. Krótko mówiąc bez chromosomu Y broda nam nie urośnie, mecze piłki nożnej wydają się śmiertelnie nudne i najczęściej nie zaczynamy tracić bujnej fryzury krótko po trzydziestce. Chromosom Y jest w dodatku najmniejszym, najbiedniejszym (jeśli oceniać po ilości obecnych na nim genów), oraz najbrzydszym spośród 46 chromosomów tworzących nasz genom. Generalnie panowie nie mają w tym przypadku zbyt wielu powodów do dumy. Jednak chromosom Y pomimo swych licznych wad ma jak każdy facet jedną małą, choć dość istotną zaletę: nadaje się do przekazywania męskiego materiału genetycznego. Dzięki temu, że chromosom Y jest dziedziczony wyłącznie przez panów, można wykorzystać jego DNA do śledzenia historii ludzkości po linii męskiej. Analiza chromosomu Y pozwoliła na ustalenie, iż przodek wszystkich żyjących obecnie mężczyzn żył około 200-300 tys. lat temu, czyli długo przed narodzeniem mitochondrialnej Ewy.
Historia naszych genetycznych rodziców: Ewy mitochondrialnej oraz Adam Y-chromosomalnego, jest więc pełna paradoksów. Nigdy się nie spotkali, gdyż urodzili się w odstępie tysięcy lat. Nie byli również jedynymi ludźmi na Ziemi. Można założyć, że po afrykańskim raju chodziło kilka tysięcy Adamów i Ew. Jednak wszyscy obecnie żyjący ludzie noszą DNA mitochondrialne pochodzące od jednej szczęśliwej Ewy, a wszyscy mężczyźni wywodzą swoje geny zawarte na chromosomie Y od niemniej radosnego Adama.
Wnioski wypływające z historii odkrycia Ewy mitochondrialnej potwierdzają, że świat i to nie tylko kawałów z brodą, może być pełen paradoksów. Matka choć jedyna, nie musi być tylko jedna. Obecny rozwój biotechnologii oraz operowania naszym własnym materiałem genetycznym dostarcza również innych przykładów, że kwestia liczby rodziców jest względna i wcale nie tak oczywista. Dotąd wątpliwości dotyczyły zazwyczaj jedynie tożsamości tatusia. Wesoły listonosz, przystojny hydraulik, lub pomocny sąsiad mogli wzbudzać pewne podejrzenia zapracowanych ojców rodzin będących ciągle w delegacjach. Tożsamość mamusi była jednak zawsze jednoznacznie określona. Obecnie również ta prawda przestała być całkiem oczywista. DNA mitochondrialne choć niewielkie ma olbrzymi wpływ na funkcjonowanie naszego organizmu. Z tego powodu szereg poważnych chorób genetycznych jest często spowodowana uszkodzeniami tego mikroskopijnego DNA. Dobrym przykładem takiej choroby jest tzw. zespół Leigha, bardzo poważna i dotąd nieuleczalna choroba układu nerwowego. Dzieci z syndromem Leigha żyją najczęściej nie więcej niż kilka lat, cały czas cierpiąc z powodu postępującej degeneracji układu nerwowego. W celu usunięcia przyczyny chorób dziedzicznych spowodowanych uszkodzeniem genomu mitochondrialnego zastosowano niedawno z sukcesem całkiem nową terapię. Do komórki jajowej mamy nr 1 mającej zdrowe DNA mitochondrialne, wprowadzono DNA jądrowe, mamy nr 2, której własny genom mitochondrialny był uszkodzony. Następnie taką komórkę jajową poddano standardowemu zapłodniłem in vitro przy użyciu materiału genetycznego przyszłego tatusia. Poczęty w ten sposób maluch posiadał DNA trojga rodziców: DNA mitochondrialne mamusi nr 1, DNA jądrowe mamusi nr 2 oraz DNA jądrowe tatusia, a co najważniejsze był całkiem zdrowy.
Możliwość posiadania dwóch matek wzbudziła od razu popłoch wśród wielu konserwatywnych polityków, powodując zakaz prowadzenia tej terapii w wielu krajach. Ci świętoszkowaci hipokryci, mają w zwyczaju ratować dusze biednych dzieci przed wiecznym potępieniem, skazując je na ciągłe cierpienie oraz poważną chorobę kończącą się przeważnie śmiercią. Jednak kijem rzeki nie zawrócisz. Przyszłość należy do ludzkości, której genom będzie sukcesywnie zmieniany i ulepszany. Najpierw w celach medycznych, a później również by poprawiać jakości życia, możliwości naszego organizmu oraz zdolności umysłowe. James Watson jeden z odkrywców struktury DNA zadał kiedyś pytanie, na które dziś mamy już jednoznaczną odpowiedź: „Jeżeli moglibyśmy stworzyć lepsze istoty ludzkie, wiedząc jak zmieniać geny, dlaczego nie mielibyśmy tego robić?”
Prawdy uznawane dotąd za niezamienne odchodzą obecnie do historii lub muszą zostać całkowicie przewartościowane. Również stary jak ludzkość paradoks z kawału o Jasiu staje się jeszcze bardziej paradoksalny. Dziś Jasiu na prośbę zawianej rodzicielki musiałby stojąc przed otwartą lodówką odpowiedzieć: „Matka, jest… tylko niejedna”.
Zdjęcia źródło:
- https://brasilescola.uol.com.br/biologia/a-nossa-especie-homo-sapiens.htm
- https://www.laprovinciadilecco.it/stories/Salute/234589_fusione_mitocondriale_e_la_vita_dei_neuroni/
- https://www.coningsbygallery.com/artwork/mitochondrial-eve
- https://www.livinganthropologically.com/biological-anthropology/mitochondrial-eve/
- https://www.nationalgeographic.com/magazine/2018/04/race-genetics-science-africa/
- https://wallpapersite.com/cute/cute-baby-hat-muffle-cap-4k-8k-325.html