2022 წლის ნობელის პრემია ფიზიოლოგიაში ან მედიცინაში შვედ გენეტიკოსს სვანტე პააბოს გადაეცა. როგორც ნობელის კომიტეტის განცხადებაშია ნათქვამი — "პააბოს აღმოჩენებმა ჩვენს ევოლუციურ ისტორიაზე ახალი გაგება, ხედვა წარმოშვა". ქვემოთ დეტალურად მოგიყვებით, თუ რა აღმოაჩინა ნობელის პრემიის ლაურეატმა და რატომ არის ეს ასე ერთობ მნიშვნელოვანი კაცობრიობისთვის.

ასევე იხილეთ: 2022 წლის ნობელის პრემიის ლაურეატი მედიცინაში ან ფიზიოლოგიაში შვედი გენეტიკოსი გახდა

საიდან მოვდივართ?

საკითხი, თუ საიდან მოვდივართ და რა ხდის ადამიანთა სახეობას უნიკალურს, კაცობრიობას უძველესი დროიდან აინტერესებს. ადამიანის ევოლუციის შესწავლაში დიდ როლს თამაშობს პალეონტოლოგია და არქეოლოგია. კვლევების მიხედვით, ანატომიურად თანამედროვე ადამიანი, ჰომო საპიენსი, პირველად აფრიკაში 300 000 წლის წინ გაჩნდა; ჩვენი ყველაზე ახლო ნათესავები, ნეანდერტალელები კი აფრიკის მიღმა განვითარდნენ და 400 000 წლიდან 30 000 წლამდე (მაშინ ისინი უკვე გადაშენდნენ) ევროპასა და დასავლეთ აზიაში დასახლდნენ.

დაახლოებით 70 000 წლის წინ ჰომო საპიენსების ჯგუფი აფრიკიდან ახლო აღმოსავლეთში მიგრირდა, საიდანაც ისინი მთელს მსოფლიოში გავრცელდნენ. ასე რომ ნეანდერტალელები და ჰომო საპიენსები ათობით ათასი წლის მანძილზე ევრაზიის კონტინენტზე თანაცხოვრობდნენ. მაგრამ რა ვიცით ჩვენ აწ უკვე გადაშენებულ ნეანდერტალელებთან ჩვენი ნათესავეობის შესახებ? ამ კითხვაზე პასუხი შესაძლოა, გენომის გაშიფვრამ გასცეს. 1990-იანების ბოლოსთვის თითქმის მთელი ადამიანის გენომი გაშიფრეს. ეს ძალიან დიდი მიღწევა იყო, რამაც საფუძველი ჩაუყარა ადამიანთა სხვადასხვა პოპულაციებს შორის გენეტიკური მიმართებების შესწავლას. თუმცა თანამედროვე ადამიანსა და გადაშენებულ ნეანდერტალელებს შორის ნათესაობის შესასწავლად აუცილებელია არქაული ნიმუშებიდან ამოღებული გენომის გაშიფვრა, რაც სვანტე პააბომდე შეუძლებელი ჩანდა.

ერთი შეხედვით, შეუძლებელი დავალება

თავისი კარიერის დასაწყისიდანვე სვანტე პააბო მოხიბლული იყო შესაძლებლობით, გამოეყენებინა თანამედროვე გენეტიკური მეთოდები, რათა ნეანდერტალელების დნმ შეესწავლა. თუმცა მალევე გააანალიზა, რომ ამ მიდგომას მნიშვნელოვანი გამოწვევები აქვს — დნმ დროსთან ერთად ქიმიურად იცვლება და მცირე ფრაგმენტებამდე დეგრადირდება. ათასობით წლის შემდეგ დნმ-ის მხოლოდ მცირე ნაწილი რჩება, რომელიც ბაქტერიებისა და თანამედროვე ადამიანის გენეტიკური მასალითაა "დაბინძურებული" [ნახეთ სურათი 1]. როგორც პოსტ დოქტორანტმა სტუდენტმა პააბომ ალან ვილსონთან ერთად, რომელიც ცნობილი ევოლუციური ბიოლოგია, დაიწყო ნეანდერტალელების გენების შესწავლის მეთოდების განვითარება, რაც ათწლეულები გრძელდებოდა.

1990 წელს მიუნხენის უნივერსიტეტში მუშაობის დაწყების შედმეგ მან განაგრძო თავისი საქმე არქაულ დნმ-ზე. მან გადაწყვიტა, გაეანალიზებინა ნეანდერტალელის მიტოქონდრიული დნმ (მიტოქონდრია ჩვენი უჯრედის ერთადერთი ორგანოიდია (ბირთვის გარდა), რომელსაც თავისი დნმ აქვს). მიტოქონდრიული დნმ პატარაა და მთლიანი დნმ-ის მხოლოდ მცირე ნაწილს შეიცავს. თუმცა გამომდინარე იქიდან, რომ ის მრავალი ასლის სახითაა წარმოდგენილი, წარმატების შანსიც იზრდება. თავისი გაუმჯობესებული მეთოდით პააბომ მოახერხა და 40 000 წლის წინანდელი ძვლიდან მიტოქონდრიული დნმ-ის მონაკვეთი გაშიფრა. ამგვარად, ჩვენ პირველად მოგვეცა ჩვენი გადაშენებული ნათესავის გაშიფრულ გენებზე წვდომა. თანამედროვე ადამიანებთან და შიმპანზეებთან შედარებამ აჩვენა, რომ ნეანდერტალელები გენეტიკურად განსხვავებულები იყვნენ.

ნეანდერტალელის გენომის გაშიფვრა

ვინაიდან მიტოქონდრიული დნმ-დან მიღებული ინფორმაცია არ იყო საკმარისი დასკვნების გამოსატანად, პააბომ ამჯერად გადაწყვიტა, ნეანდერტალელის ბირთვის გენომი გაეშიფრა. მან თავის გუნდთან ერთად მაქს პლანკის ინსტიტუტში შეძლო მეთოდის განვითარება იმგვარად, რომ შესაძლებელი გახდა არქაული ძვლის ნარჩენებიდან დნმ-ის იზოლირება და ანალიზი. კვლევითმა გუნმა გამოიყენა ახალი ტექნიკური მეთოდი, რამაც დნმ-ის გაშიფვრა გახადა შესაძლებელი. პააბომ, ერთი შეხედვით, შეუძლებელი შეძლო და 2010 წელს გამოაქვეყნა პირველი სტატია ნეანდერტალელის დაშიფრული გენომის შესახებ. მის მიერ ჩატარებულმა შედარებითმა კვლევამ კი აჩვენა, რომ ჰომო საპიენსისა და ნეანდერტალელის ყველაზე უახლოესი, ბოლო საერთო წინაპარი დაახლოებით 800 000 წლის წინ ცხოვრობდა [ნახეთ სურათი 2].

სენსაციური აღმოჩენა: დენისოველი

2008 წელს ციმბირის სამხრეთით, დენისოვას გამოქვაბულში, აღმოაჩინეს 40 000 წლის წინანდელი ადამიანის თითის ძვალი. ნიმუშმა, მეცნიერთა გასაკვირად, დნმ ძალიან კარგად შემოინახა. ის პააბოს გუნდმა გაშიფრა. შედეგებმა ყველა გააოცა: როდესაც დნმ-ის თანმიმდევრობა სხვა ნეანდერტალელებისა და თანამედროვე ადამიანისას შეადარეს, ნახეს, რომ ის უნიკალურია. ამგვარად, პააბომ აქამდე უცნობი ჰომინინი აღმოაჩინა, რომელსაც დენისოველი ეწოდა. დედამიწის სხვადასხვა კუთხიდან აღებული თანამედროვე ადამიანის გენომთან შედარებამ აჩვენა, რომ იყო გენების ერთგვარი გადასვლა დენისოველიდან ჰომო საპიენსში. ეს კავშირი პირველად გამოჩნდა მელანეზიასა და სამხრეთ-აღმოსავლეთ აზიის პოპულაციებში, სადაც ინდივიდები დენისოველის გენების 6%-ს ატარებენ.

პააბოს აღმოჩენებმა ჩვენს ევოლუციურ ისტორიაზე ახალი გაგება, ხედვა წარმოშვა. მაშინ, როდესაც ჰომო საპიენსმა დატოვა აფრიკა, მინიმუმ ორი გადაშენებული ჰომინინი ცხოვრობდა ევრაზიაში. ნეანდერტალელები ცხოვრობდნენ დასავლეთ ევრაზიაში, ხოლო დენისოველის პოპულაცია კი კონტინენტის აღმოსავლეთ ნაწილში. ჰომო საპიენსის მიერ აფრიკის დატოვებისა და აღმოსავლეთით მიგრირების დროს ისინი არა მარტო ნეანდერტალელს, არამედ დენისოველებსაც შეხვდნენ [ნახეთ სურათი 3].

პალეოგენომიკა და მისი რელევანტურობა

თავისი რევოლუციური კვლევით სვანტე პააბო დაგვეხმარა ახალი დარგის — პალეოგენომიკის დაარსებაში, რომელიც უძველესი პათოგენების გენეტიკურ მასალებს შეისწავლის. ამ აღმოჩენების შემდეგ მისმა ჯგუფმა კიდევ რამდენიმე ჰომინინის გენომი გაშიფრა. მისი ახალი მეთოდები იმაზე მიანიშნებენ, რომ არქაული ჰომინინები შესაძლოა, ჰომო საპიენსებთან ჯერ კიდევ აფრიკაში შერეულიყვნენ. თუმცა ამის დამადასტურებელი გენეტიკური მასალა ჯერ მოპოვებული არაა, რადგან დნმ განსაკუთრებით ტროპიკული კლიმატის პირობებში მალე იშლება.

სვანტე პააბოს აღმოჩენების წყალობით, დღეს ჩვენ ვიცით, რომ ჩვენი გადაშენებული ნათესავების არქაული გენების მიმდევრობა თანამედროვე ადამიანის ფიზიოლოგიაზეც ახდენს გავლენას. ერთი ასეთი მაგალითია დენისოვას გენი EPAS1, რომელიც მთიან, მაღალი რეგიონების კლიმატურ პირობებში მედეგობის, გადარჩენის შანსებს ზრდის და ფართოდაა გავრცელებული თანამედროვე ტიბეტელებში. სხვა მაგალითია ნეანდერტალელების გენები, რომლებიც სხვადასხვა ინფექციისადმი ჩვენს იმუნურ პასუხზე ახდენენ გავლენას.

რა ხდის ჩვენს სახეობას უნიკალურს?

ჰომო საპიენსი გამორჩეულია თავისი უნიკალური უნარით, შექმნას კომპლექსური კულტურები, მოწინავე ინოვაციები და ხელოვნება; მას აქვს შესაძლებლობა გადალახოს ღია წყლები და დედამიწის ნებისმიერ ნაწილში გავრცელდეს. ჩვენ მსგავსად ნეანდერტალელებიც ჯოგურად ცხოვრობდნენ და დიდი ზომის ტვინი ჰქონდათ. მათაც შეეძლოთ გარკვეული ტექნიკის გამოყენება, თუმცა ამის განვითარებას ასობით ათასი წელი სჭირდებოდა. გენეტიკური სხვაობა ჩვენსა და ჩვენს უახლოეს გადაშენებულ ნათესავს შორის პააბოს საველე კვლევებამდე უცნობი იყო. მიმდინარე კვლევები კი უკვე ფოკუსირდება ამ განსხვავებების ფუნქციურ გამოვლინებებზე, რათა გაიგოს, რა გვხდის ჩვენ უნიკალურებს.