Paleogenetik

Paleogenetik är studiet av det förflutna genom undersökning av bevarat genetiskt material från rester av forntida organismer. Emile Zuckerkandl och Linus Pauling introducerade termen 1963, långt före sekvenseringen av DNA , med hänvisning till den möjliga rekonstruktionen av motsvarande polypeptidsekvenser från tidigare organismer. Den första sekvensen av forntida DNA , isolerad från ett museiexemplar av den utdöda quaggan , publicerades 1984 av ett team ledd av Allan Wilson .

Paleogenetiker återskapar inte verkliga organismer, utan sätter ihop gamla DNA-sekvenser med olika analysmetoder. Fossiler är "de enda direkta vittnena till utdöda arter och till evolutionära händelser" och att hitta DNA i dessa fossiler avslöjar enormt mycket mer information om dessa arter, potentiellt hela deras fysiologi och anatomi.

Den äldsta DNA-sekvensen hittills rapporterades i februari 2021, från tanden på en sibirisk mammut som frysts i över en miljon år.

Ansökningar

Evolution

Liknande sekvenser finns ofta längs DNA (och de härledda proteinpolypeptidkedjorna) i olika arter. Denna likhet är direkt kopplad till sekvensen av DNA: t (organismens genetiska material). På grund av osannolikheten att detta är en slumpmässig slump, och dess konsistens är för lång för att kunna tillskrivas konvergens genom naturligt urval , kan dessa likheter troligtvis kopplas till förekomsten av en gemensam förfader med gemensamma gener. Detta gör att DNA-sekvenser kan jämföras mellan arter. Att jämföra en forntida genetisk sekvens med senare eller modern kan användas för att bestämma förfäders släktskap, medan en jämförelse av två moderna genetiska sekvenser kan fastställa, med fel, tiden sedan deras senaste gemensamma förfader .

Mänsklig evolution

Med hjälp av lårbenet från en neandertalhona , återvanns 63 % av neandertalarens genom och 3,7 miljarder baser av DNA avkodades. Den visade att Homo neanderthalensis var den närmaste levande släktingen till Homo sapiens, tills den tidigare härstamningen dog ut för 30 000 år sedan. Neandertalgenomet visades vara inom variationsintervallet för anatomiskt moderna människor, även om det var i den avlägsna periferin av det variationsintervallet . Paleogenetisk analys tyder också på att neandertalarna delade något mer DNA med schimpanser än homo sapiens . Man fann också att neandertalare var mindre genetiskt olika än moderna människor, vilket tyder på att Homo neanderthalensis växte från en grupp som bestod av relativt få individer. DNA-sekvenser tyder på att Homo sapiens först dök upp för mellan cirka 130 000 och 250 000 år sedan i Afrika .

Paleogenetik öppnar upp för många nya möjligheter för studiet av hominiders evolution och dispersion. Genom att analysera genomen av hominidlämningar kan deras härstamning spåras tillbaka till varifrån de kom, eller varifrån de delar en gemensam förfader. Denisova hominid , en art av hominid som finns i Sibirien från vilken DNA kunde extraheras, kan visa tecken på att ha gener som inte finns i någon neandertalare eller Homo sapiens genom, vilket möjligen representerar en ny härstamning eller art av hominid.

Kulturens utveckling

Att titta på DNA kan ge insikt i livsstilar för människor från det förflutna. Neandertal-DNA visar att de levde i små tillfälliga samhällen. DNA-analys kan också visa kostrestriktioner och mutationer, såsom det faktum att Homo neanderthalensis var laktosintolerant .

Arkeologi

Uråldrig sjukdom

Genom att studera den avlidnes DNA kan vi också titta på den mänskliga artens medicinska historia. Genom att titta tillbaka kan vi upptäcka när vissa sjukdomar först dök upp och började drabba människor.

Ötzi

Det äldsta fallet av borrelia upptäcktes i genomet ^{[ förtydligande behövs ]} på ismannen Ötzi . Ötzi dog omkring 3 300 f.Kr., och hans kvarlevor upptäcktes frysta i östra Alperna i början av 1990-talet, och hans genetiska material analyserades på 2010-talet. Genetiska rester av bakterien som orsakar borrelia, Borrelia burgdorferi , upptäcktes i kroppen.

Tamning av djur

Inte bara kan förflutna människor undersökas genom paleogenetik, utan de organismer de haft effekt på kan också undersökas. Genom att undersöka skillnaden som hittats i domesticerade arter såsom nötkreatur och arkeologiska uppgifter från deras vilda motsvarigheter; effekten av domesticering kan studeras, vilket skulle kunna berätta mycket om beteendet hos de kulturer som domesticerade dem. Genetiken hos dessa djur avslöjar också egenskaper som inte visas i de paleontologiska lämningarna, såsom vissa ledtrådar om dessa djurs beteende, utveckling och mognad. Mångfalden i gener kan också berätta var arterna var domesticerade och hur dessa domesticerade migrerade från dessa platser någon annanstans.

Utmaningar

en organisms ursprungliga DNA . Detta beror på nedbrytningen av DNA i död vävnad genom biotiskt och abiotiskt sönderfall. DNA-bevarande beror på ett antal miljöegenskaper, inklusive temperatur, luftfuktighet, syre och solljus. Rester från regioner med hög värme och luftfuktighet innehåller vanligtvis mindre intakt DNA än de från permafrost eller grottor, där rester kan finnas kvar i kalla förhållanden med låg syrehalt i flera hundra tusen år. Dessutom bryts DNA ned mycket snabbare efter utgrävning av material, och nyligen utgrävt ben har en mycket större chans att innehålla livskraftigt genetiskt material. Efter utgrävning kan ben också bli förorenat med modernt DNA (dvs. från kontakt med hud eller oseriliserade verktyg), vilket kan skapa falskt positiva resultat.

Se även