Connect with us

Znanost

Prilagodba Tibetanaca na visoku nadmorsku visinu dogodila se u manje od 3000 godina

Genetika

Prilagodba Tibetanaca na visoku nadmorsku visinu dogodila se u manje od 3000 godina

Usporedba genoma 50 Tibetanaca i 40 Han Kineza pokazuje da su se etnički Tibetanci odvojili od Hana prije manje od 3 000 godina i da su od tada ubrzano razvili jedinstvenu sposobnost napredovanja na visokim nadmorskim visinama u uvjetima niskih razina kisika.

Usporedba genoma koju su proveli evolucijski biolozi sa Sveučilišta California, Berkeley, otkrila je više od 30 gena s DNA mutacijama koji su bili rasprostranjeniji kod Tibetanaca nego kod Han Kineza, a gotovo polovica tih gena povezana je s načinom na koji tijelo koristi kisik. Jedna mutacija konkretno raširena je kod manje od 10 posto Han Kineza i kod gotovo 90 posto svih Tibetanaca. „Ovo je najbrža genetska promjena ikad promatrana kod ljudi“, kaže Rasmus Nielsen, profesor integracijske biologije na UC Berkeley koji je vodio statističku analizu. „Za tako jaku promjenu puno ljudi moralo bi umrijeti jednostavno zbog činjenice da imaju krivu verziju gena.“

Raširena mutacija kod Tibetanaca blizu je gena pod imenom EPAS1, takozvanog „super atletskog gena“ koji je identificiran prije nekoliko godina i nazvan tim imenom jer su neke varijante tog gena povezane s poboljšanim atletskim rezultatima, kaže Nielsen. Genetski kodovi za protein bili su uključeni u osjetljivost na razine kisika i vjerojatno balansirali aerobni i anaerobni metabolizam. Nova otkrića mogla bi usmjeriti znanstvenike na dosad nepoznate gene koji igraju ulogu u podnošenju smanjene razine kisika i možda objašnjavaju neke bolesti, uključujući shizofreniju i epilepsiju, povezane s gubitkom kisika u maternici.Nielsen i njegovi kolege u Kini i Europi izvijestili su o svojim otkrićima u izdanju časopisa Science od 2. srpnja. Nielsen, računalni evolucijski biolog, prekopava genomske informacije da bi otkrio genetske promjene potaknute prirodnom selekcijom o tome kako su se ljudi i životinje prilagodili novim okolišima. Promjene u učestalosti mutacija na DNA jedan su od tragova.

„Tražimo brzu evoluciju kod gena jer mora biti nešto važno kod njega što ga tjera da se mijenja tako brzo“ kaže. „Novo otkriće je prvi put da nam je stvarno sama evolucijska informacija pomogla da točno odredimo važnu funkciju gena kod ljudi.“Prilagodba niskim razinama kisika omogućila je mnogim ljudima, od ljudi koji žive na Andama do Tibetanaca, da žive na visokoj nadmorskoj visini. Kad se ljudi iz nižih nadmorskih visina premjeste na otprilike 13 000 stopa (3 900 metara), gdje su razine kisika otprilike 40 posto niže nego na razini mora, tipično je da se lako umore, dobiju glavobolju, rađaju djecu s manjom težinom i imaju višu stopu smrtnosti novorođenčadi. Tibetanci nemaju niti jedan od ovih problema, unatoč slabijoj zasićenosti kisikom u krvi i nižim razinama hemoglobina. Hemoglobin, koji daje krvi njezinu crvenu boju, veže i prenosi kisik u tjelesna tkiva.

Nielsen je koristio podatke o genomu koje je pribavio Genomski institut Beijing (BGI) u Shenzenu, kineskom centru za genome smještenom na brodu, kako bi dotaknuo genetske promjene povezane s ovim fiziološkim promjenama.„Tražimo otiske selekcije u prošlosti kako bismo pronašli nešto funkcionalno u našem genomu“, kaže Nielsen.Istraživači iz BGI-a prikupili su uzorke DNA 50 Tibetanaca koji žive u Autonomnom Području Tibet u Kini te 40 Han Kineza iz Beijinga. Tibetanci su živjeli u dva sela smještena na nadmorskim visinama od 4 300 metara (14 100 stopa) i 4 600 metara (15100 stopa). Svi su spomenuli da su barem posljednje tri generacije predaka živjele na istom mjestu. Nakon što su dobili informirani pristanak, kineski istraživači prikupili su uzorke krvi sudionika i izmjerili zasićenost kisikom, koncentraciju crvenih krvnih zrnaca i sadržaj hemoglobina u krvi.

Kad su se vratili u laboratorij, skupina iz BGI-a izolirala je samo aktivne gene odnosno eksone svake jedinke te su zatim koristili sekvencijsku tehnologiju nove generacije kako bi sekvencirali takozvane eksome. To je uključivalo rezanje DNA u više kratkih komadića, sekvenciranje svakog otprilike 18 puta u najnovijim Illumina strojevima za sekvenciranje te korištenje preklapanja koje pomaže u ponovnom sastavljanju kompletnog genoma svake osobe. Radom je upravljao Jun Wang iz BGI-a i Sveučilište Copenhagen iz Danske.

Nielsen i njegovi kolege John E. Pool, Emilia – Huerta Sanchez i Nicoloas Vinckenbosch vodili su analizu na UC Berkeley locirajući mutacije svih točaka pod imenom polimorfizam pojedinačnih nukleotida (SNP) na 90 genoma te uspoređujući Tibetance i Hane odvojeno s kontrolnom grupom od 100 Europljana (Danaca).Analiza je otkrila da su se zajednički preci Tibetanaca i Han Kineza odvojili u dvije populacije prije otprilike 2 750 godina, kad se veća skupina preselila na visoravan Tibet. Ta se grupa s vremenom smanjila, dok se populacija Han koja je živjela na niskoj nadmorskoj visini znatno proširila. Danas su Han Kinezi dominantna etnička skupina u kontinentalnoj Kini. Tibetski ogranak se ili spojio s ljudima koji su već živjeli na visoravni Tibet ili su ih nadomjestili. „Ne možemo razdvojiti miješanje s nadomještanjem“, kaže Nielsen. „Han Kinezi i Tibetanci različiti su jedni od drugih kao da su Hani u potpunosti zamijenili Tibetance prije 3 000 godina.“

Genomi Tibetanaca i Han Kineza u osnovi su identični kad se govori o učestalosti polimorfizama u ugrubo 20 000 gena, iako je nekih 30 gena iskočilo zbog znatnih razlika između Tibetanaca i Hana. „Napravili smo listu gena koji su se najviše promijenili“, kaže Nielsen, „i ono što je bilo fascinantno je to da je na vrhu te liste bio gen koji se snažno izmijenio i ta je promjena povezana s reakcijom na kisik.“ SNP s najznačajnijom promjenom u učestalosti, od 9 posto kod Han Kineza do 87 posto kod Tibetanaca, bio je povezan s nižim brojem crvenih krvnih zrnaca i nižim razinama hemoglobina kod Tibetanaca. Ova se varijacija javila u blizini gena EPAS1, za koji ranije studije sugeriraju da je uključen u regulaciju hemoglobina u krvi kao reakcija na razine kisika. Mutacija bi mogla biti u faktoru transkripcije koji regulira aktivnost EPAS1 gena.

Tibetanci koji nose samo jedan alel s ovom mutacijom imaju otprilike jednaku koncentraciju hemoglobina kao Han Kinezi, no oni koji imaju dva mutirana alela imaju i znatno nižu koncentraciju hemoglobina. Međutim, svi oni imaju otprilike jednaku koncentraciju kisika u krvi. Iz nekog razloga, pojedinci s dvije kopije mutacije dobro funkcioniraju na visokoj nadmorskoj visini s relativno niskom koncentracijom hemoglobina u krvi. Čini se da je mutacija osigurala alternativni urođeni mehanizam za podnošenje niskih razina kisika, kaže Nielsen.

Ostale čvrsto određene varijante blizu su gena za fetalne i odrasle verzije gena globina, koji proizvode strukturalni protein hemoglobina. Druga dva gena koji pokazuju znatnu promjenu u učestalosti bili su povezani s anemijom, dok se nekoliko drugih gena povezuje s bolestima, uključujući shizofreniju i epilepsiju, za koje je moguće da su uzrokovane niskim razinama kisika u maternici.

Izvor: University of California – Berkeley

Life is a sexually transmitted disease and there is a 100% mortality rate.

Ostavi komentar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Genetika

Popularno

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh