قد يكون البشر عرضة لتأثيرات التغير البيئي مثل الحيوانات الأخرى، وفقا لبحث جديد يحلل البيانات الجينية لأكثر من ألف شخص عاشوا في جميع أنحاء أوروبا وآسيا على مدى الـ45000 عام الماضية.
ووجد ياسين سويلمي، قائد المجموعة، عالم الجينوم والمعلوماتية الحيوية في المركز الأسترالي للحمض النووي القديم، جامعة أديلايد؛ وكريستيان هوبر، أستاذ مساعد في علم الأحياء، ولاية بنسلفانيا، وراي توبلر، زميل ما بعد الدكتوراه، الجامعة الوطنية الأسترالية، آثارا لأكثر من 50 "مسحا صعبا" حيث اجتاح متغير جيني نادر بسرعة السكان - على الأرجح بعد تغير في الظروف التي مات فيها أولئك الذين يفتقرون إلى المتغير. وحدث الاكتساح الأكثر لفتا للانتباه بين المزارعين الأوائل في الأناضول، في منطقة وراثية مرتبطة بجهاز المناعة تسمى MHC-III.
وغالبا ما شوهدت عمليات المسح الصعبة في الأنواع الأخرى، ولكن حتى الآن لم يكن هناك سوى القليل من العلامات عليها في البشر. وتم إخفاء آثار المداهمات الصعبة من خلال الاختلاط المتكرر بين السكان على مدار الثمانية آلاف عام الماضية.
وتظهر النتائج أن قدرتنا الشهيرة نحن البشر على تكييف سلوكنا وتطوير أدوات وتقنيات جديدة لم تكن دائما كافية للبقاء على قيد الحياة عندما أصبحت الأوقات صعبة.
كيف يعمل الانتقاء الطبيعي
يعيش البشر المعاصرون في مجموعات كبيرة ومتنوعة من البيئات الطبيعية، من القطب المتجمد الشمالي إلى الغابات الاستوائية الشديدة المطر.
وعلى عكس معظم الحيوانات، يمكن للبشر الاعتماد على الابتكارات الثقافية - مثل النار والملابس - للتغلب على التحديات التي تواجهها هذه البيئات.
ومع ذلك، قد لا تكون هذه الابتكارات دائما كافية للتعامل مع الظروف البيئية الجديدة. وهذا عندما يلعب دوره التباين الجيني في ما بين الأفراد.
وهي تجعل الأفراد الذين لديهم اختلافات جينية أكثر استعدادا للتعامل مع الظروف الجديدة، ويميلون إلى ترك المزيد من النسل. ونتيجة لذلك، تصبح هذه المتغيرات المفيدة أكثر شيوعا في الأجيال القادمة.
وقد أطلق تشارلز داروين على عملية التكيف الجيني مصطلح "الانتقاء الطبيعي" منذ ما يقرب من 200 عام.
كيف يتكيف البشر
باستخدام الأدوات الإحصائية للبحث عن أدلة على عمليات المسح الصعبة، وجد الباحثون أدلة وافرة على الأحداث التكيفية الماضية في العديد من الحيوانات والنباتات، ولكن القليل في الجينوم البشري. وبشكل أكثر تحديدا، فإن عمليات المسح الصعبة نادرة بشكل واضح في البشر.
ونتيجة لذلك، تكهن البعض بأن التكيف الجيني عند البشر نادر، ربما لأن الابتكارات الثقافية جعلت ذلك غير ضروري إلى حد كبير. واقترح آخرون أن الانتقاء حدث عبر العديد من المتغيرات الجينية المفيدة إلى حد ما، ما أدى إلى إشارات خفية يصعب اكتشافها.
الإشارات المخفية
منذ ما يقرب من 40 عاما، تم تطوير تقنيات جديدة لاستخراج كميات ضئيلة من الحمض النووي من بقايا الهياكل العظمية الأثرية. وجعل هذا من الممكن دراسة جينومات السكان القدامى، وغيّر وجهة نظرنا حول كيفية ارتباط الجماعات البشرية القديمة والحضارات بعضها ببعض.
وكشفت أبحاث الحمض النووي القديمة أنه على مدار الـ10.000 عام الماضية كان الاختلاط بين المجموعات السكانية المتباينة في أوراسيا وراثيا متكررا بشكل خاص.
وكنا نظن أن هذه الأحداث ربما تكون محت إشارات المسح التاريخية من الجينوم البشري الحديث - لكن الجينومات القديمة التي سبقت هذه الأحداث المتشابكة قد لا تزال تحتفظ بآثار الإشارات.
ومنذ حوالي 10.000 عام، بعد نهاية العصر الجليدي الأخير، كان هناك تنوع وراثي أكبر بكثير بين الصيادين وجامعي الثمار الذين يعيشون في أوروبا مما هو موجود بين البشر الذين يعيشون هناك اليوم.
وفي الواقع، كانت الاختلافات الجينية بين مجموعات الصيادين وجامعي الثمار الأوروبية القديمة كبيرة مثل الاختلافات التي لوحظت الآن بين السكان المعاصرين في أوروبا الغربية وشرق آسيا.
وانهار هذا التمايز الجيني الشديد على مدى الثمانية آلاف عام الماضية بسبب العديد من الهجرات والأحداث المؤدية إلى الاختلاط، ما جعل الأوروبيين المعاصرين أكثر تجانسا وراثيا.
"عمليات مسح صعبة" في تاريخ البشرية
في البحث الجديد، المنشور في Nature Ecology & Evolution، قام الباحثون بإعادة النظر في هذا السؤال عن طريق مسح أكثر من ألف جينوم بشري قديم تم الحصول عليه من جميع أنحاء أوراسيا.
وقالوا: هل يمكن لأحداث الاختلاط الأخيرة نسبيا أن تخفي عمليات المسح الانتقائية التاريخية، لذا كانت غير مرئية في الجينوم البشري الحديث؟.
ولاختبار هذه الفكرة، أجروا أولا بعض عمليات المحاكاة الحاسوبية بناء على تقديرات الاختلاط الجيني من دراسة جينومات أوراسيا القديمة. واقترحت نتائج المحاكاة أن إشارات الانتقاء القديمة يمكن بالفعل تخفيفها بشدة في الجينوم الحديث.
وبعد ذلك، قاموا بتجميع وتحليل المعلومات الجينية من أكثر من 1000 من البقايا البشرية القديمة، مع أقدم عينة يبلغ عمرها حوالي 45000 عام.
وقارنوا إشارات الانتقاء في الجينوم القديم بتلك الموجودة في الجينوم الحديث. احتوت البيانات القديمة على العديد من إشارات المسح الصعبة أكثر من العينات الحديثة. وكانت عمليات المسح الأخيرة عرضة بشكل خاص للمحو، نظرا لكونها نادرة أو غائبة في واحدة على الأقل من مجموعات الخلط.
وتؤكد النتائج أن عمليات المسح الصعبة كانت بالفعل جزءا من ذخيرة التكيف الجيني البشري. وهذا يشير إلى أننا قد لا نكون مختلفين تماما عن الأنواع الحيوانية الأخرى بعد كل شيء.
الأساس الجيني للتكيف
تتزايد الأدلة الجينية على أحداث الاختلاط التاريخية بين مجموعات سكانية مختلفة. وهذا ليس فقط في البشر ولكن أيضا في الأنواع الأخرى، ما يشير إلى أن هذا الاختلاط قد يكون شائعا بشكل معقول في الطبيعة.
وإذا كانت أحداث الاختلاط هذه منتشرة على نطاق واسع، فإن دراستنا تشير إلى أن عمليات المسح الصعبة قد تكون أيضا أكثر شيوعا مما نعتقد حاليا. وبشكل عام، قد يكون لدينا وجهة نظر متحيزة حول كيفية تكيف الأنواع وراثيا مع الضغوط البيئية.
ولفهم كيفية عمل التكيف بشكل كامل على المستوى الجيني، سنحتاج إلى تطوير طرق إحصائية جديدة لفك التشابك بين إشارات عمليات المسح الصعبة وأحداث الانتقاء الأخرى.