Ewolucja człowieka

60  Download (0)

Pełen tekst

(1)

Ewolucja człowieka

Ślady w ziemi i ślady w genach

(2)

Gdyby Ziemia istniała 1 rok…

26 XII – wymierają dinozaury

28 XII – małpy

31 XII, 14:00 – rozdzielenie linii przodków ludzi i szympansów

31 XII, 20:00 – Homo erectus

31 XII, 23:30 – nasi przodkowie opuszczają Afrykę

31 XII, 23:54 – zasiedlenie Europy

daty wg. http://www.uky.edu/KGS/education/geologictimescale.pdf

(3)

Przodkowie?

Odnaleziono wiele skamieniałości naczelnych, różne gatunki w tym samym czasie Trudno ustalić relacje między nimi

Przodkowie, czy boczne odgałęzienia drzewa

(4)

Drzewo

(5)

Naczelne - filogeneza

Szympans

Orangutan Goryl

Człowiek

milionów lat temu

Gibon Makak

Człowiek Bonobo Szympans

Orangutan

Makak Goryl

(6)

Ostatni wspólny przodek ludzi i szympansów

6 – 7 mln. lat – skamieniałości

Trudno stwierdzić, do której linii dana skamieniałość należy

6 mln. lat – analizy sekwencji

Różne metody i modele dają różne wyniki

Raczej nie wcześniej niż 8 mln. lat temu

Równie mało przypominał współczesnego szympansa, co człowieka

(7)

Sahelanthropus tchadensis - Toumaï

Zachował się jedynie fragment czaszki

Niepewne datowanie

~ 6-7 mln lat

Zbliżony do wspólnego

przodka ludzi i szympansów?

Czaszka rozmiarów

szympansa, ale proporcje bardziej “ludzkie”

Z czasów specjacji?

Boczna gałąź?

(8)

Orrorin tugenensis

Odkrycie: 2001

Ok. 5 - 6 mln. lat temu

Czy był przodkiem ludzi?

Jeżeli tak, to czy Australopithecus był boczną linią?

Niektóre cechy bardziej “ludzkie” niż u Australopithecus

Czy był dwunożny?

analiza kości – przynajmniej częściowo tak

Gdzie żył – las czy sawanna?

raczej las lub pogranicze

(9)

Ardipithecus ramidus - Ardi

Odkrycie 1994, publikacja 2009

4,4 mln. lat

Najstarszy znany właściwy hominin

Przynajmniej

częściowo dwunożny,

Przodek

Australopithecus (?)

(10)

Ardipithecus ramidus - Ardi

(11)

Ardipithecus i inni

(12)

Dyskusja

Nie da się jednoznacznie stwierdzić, do której linii należały skamieniałości najstarszych hominidów

linia prowadząca do człowieka

linia prowadząca do innych współczesnych małp człekokształtnych

linia, która wyginęła i nie ma współczesnych potomków

(13)

Australopiteki

Grupa wielu gatunków

gracylne i masywne

4 – 2 mln. lat temu

A. afarensis

Lucy (~3,6 mln lat)

A. africanus

Mrs. Ples

Dziecko z Taung

A. boisei - Olduvai

(14)

Australopithecus sediba

Cechy pośrednie między Australopithecus a Homo

Opisany w 2010, Wiek: ~ 2 mln. lat

(15)

Australopithecus sediba

Pojemność czaszki

bliższa australopitekom (~420 cm3), ale pewne cechy anatomiczne

(kształt mózgu) bliższe Homo

różnicowanie półkul – język?

http://www.sciencemag.org

(16)

Przodkowie człowieka - scenariusze

Australopithecus afarensis -> Homo habilis

A. sediba – boczna linia

A. africanus -> A. sediba -> Homo

A. afarensis – boczna linia

(17)

Homo

Ok. 2,3 mln. lat temu

starsze od A. sediba – któryś był boczną linią

Narzędzia kultury Olduvai (1,9 mln. lat) – Homo habilis

Homo erectus, H. ergaster

(pitekantropy) – 1,5 mln. lat temu, wymarł 70 tys. lat temu

Pierwsi opuścili Afrykę

Posługiwali się ogniem

Łowiectwo (oszczepy)

Struktury społeczne?

Narzędzie sprzed 1,8 mln. lat z Olduvai British Museum

(18)

Homo

Odkryte niedawno w Gruzji (Dmanisi)

skamieniałości (~1,8 MYA) sugerują, że H. habilis, H.

ergaster i H. rudolfensis mogły być jednym gatunkiem - H. erectus

Na podstawie zmienności morfologicznej (nie ma danych genetycznych)

(19)
(20)

Kolebka ludzkości

Australopithecus afarensis (Lucy)

najstarsze ślady Homo (szczęka ~ 2,3 mln lat)

Australopithecus, Homo habilis, H. erectus, H. sapiens

Australopithecus africanus A. sediba

(21)

Kolebka ludzkości

(22)

Ponad milion lat temu…

(23)

Pierwsi migranci

(24)

Hipoteza multiregionalna =

hipoteza ciągłości regionalnej

(25)

Hipoteza multiregionalna

Przodkowie człowieka, którzy opuścili Afrykę ponad milion lat temu ewoluowali na różnych

kontynentach

Następowała wymiana genetyczna (ciągłość) między populacjami regionalnymi

(26)

Model OAR


(Out of Africa Replacement)

(27)

Model OAR

“Out of Africa” – “Pożegnanie z Afryką”

Ok. 200 000 lat temu jedna z populacji przodków

człowieka (to już był H. sapiens) rozpoczęła migrację z Afryki na pozostałe kontynenty

Nowi migranci wyparli żyjące już w tych regionach hominidy – potomków wcześniejszych migracji i nie mieszali się z nimi

Wszyscy współcześni ludzie są potomkami tych ostatnich migrantów

(28)

Badania mtDNA

DNA mitochondrialny jest wysoce zmienny,

zwłaszcza w obszarach niekodujących (pętla D)

Ponieważ mtDNA dziedziczy się jako jedna

jednostka genetyczna (dziedziczenie tylko od

matki) określone układy polimorfizmów dziedziczą się razem – haplotypy

Brak rekombinacji alleli przy dziedziczeniu jednorodzicielskim

Haplogrupy (zbiory haplotypów o określonych wspólnych polimorfizmach) korelują z historią populacji ludzkich – narzędzie w antropologii, kryminalistyce itp.

(29)

Drzewo i dystrybucja haplogrup

mtDNA

(30)

Jobling & Tyler-Smith (2003) Nature Rev. Genet. 4, 598-612

Dystrybucja haplotypów chromosomu Y

(31)

Wyniki analiz mtDNA i chromosomu Y

Drzewo ewolucyjne mtDNA i haplotypów Y jest zakorzenione w populacjach afrykańskich

Czas od rozejścia się współcześnie żyjących linii (TMRCA) -150 000—200 000 lat

Wyniki wspierają hipotezę OAR (niedawne afrykańskie pochodzenie ludzi)

(32)
(33)
(34)

O co chodzi w teorii OAR

Nie o to, że pochodzimy z Afryki

afrykańskie pochodzenie hominidów jest w praktycznie wszystkich modelach

Nie o to, że wywodzimy się od 1 kobiety (“Ewy”)

jesteśmy potomkami jednej populacji, linie każdego genu (a więc i mtDNA) muszą się zbiegać w

którymś momencie

Ostatni wspólny przodek wszystkich ludzi żył

stosunkowo niedawno (~200 tys. lat temu) w Afryce, był to człowiek współczesny (H. sapiens)

Hominidy, które wcześniej opuszczały Afrykę to nie nasi przodkowie, tylko boczne linie

(35)

Dane genetyczne

Nie ma danych genetycznych dla gatunków sprzed miliona i więcej lat

Granica możliwości analiz antycznego DNA: ~100 000 lat (a nawet do ~400 000 lat)

Są dane genetyczne dla H. neanderthalensis i innych

(36)

Źródła informacji

Analiza sekwencji współczesnych

inferencja filogenetyczna

koalescencja

Badanie antycznego DNA (aDNA)

częściowe i kompletne sekwencje

limit (człowiek) - ok. 400 000 lat (fragmenty mtDNA), 45 000 lat (kompletny genom)

pojedyncze doniesienia - 700 000 lat (koniowate, Plejstocen)

Bence Viola, MPI EVA, za nature.com

(37)

aDNA

Hofreiter et al. 2014, Bioessays 36

(38)

Projekty genomowe w badaniu ewolucji człowieka

Porównanie genomów człowieka i innych naczelnych

Nasi niedawni krewni - Neandertalczyk i inni

Prehistoria człowieka

zasiedlenie Europy

zasiedlenie Ameryki

mapa admiksji różnych populacji

atlas zmienności człowieka (projekt “1000 genomów”)

(39)

Podejście genomowe

Analizy mtDNA i chrY są proste - brak rekombinacji, łatwo ustalić linie dziedziczenia

nie da się ocenić przepływu informacji między liniami (populacjami) - admiksji

Dla sekwencji autosomalnych tasowanie alleli w każdym pokoleniu

dużo więcej informacji, ale metody analizy nie nadążają za przyrostem danych

(40)

Neandertalczyk

Żył w Europie i środkowo- zachodniej Azji jeszcze ok.

35 000 lat temu

Równolegle z H. sapiens (Cro- Magnon)

Linie człowieka i

neandertalczyka rozdzieliły się ~ 600 000 lat temu

Pojawił się w Europie wcześniej, niż H. sapiens (wcześniejsza

migracja)

Kultura (pochówki), narzędzia, prawdopodobnie mowa

Wikimedia commons, Anthropological Institute, University of Zürich

(41)

Wyniki analizy genomu z 2010

Potwierdzenie, że ostateczna dywergencja populacji ~270 -440 tys. lat temu

Analiza polimorfizmów – Neandertalczyk bardziej podobny do mieszkańców Eurazji, niż Afryki

(42)

Genom Neandertalczyka

Zsekwencjonowano fragmenty mtDNA z kilku

próbek (1997) - Neandertalczyk boczną linią, a nie przodkiem człowieka

Zsekwencjonowano ok. 106 bp DNA jądrowego (2006)

60% genomu jądrowego (2010)

Obecnie - 99% genomu z pokryciem 50x dla pojedynczych osobników (z ~40 mg kości!)

(43)

Analizy nDNA

(44)

Czy człowiek i Neandertalczyk się krzyżowali?

Większe podobieństwo u mieszkańców Eurazji niż Afryki

ok. 2-4% genomów Eurazji z polimorfizmami podobnymi do N.

Prawdopodobnie dochodziło do krzyżowania przodków mieszkańców Eurazji z

Neandertalczykami

Wkład N. w genom człowieka jest bardzo niewielki

Brak śladów wkładu człowieka do genomu N.

(45)

Scenariusze

To, że podobieństwo N. do

Europejczyków, Azjatów i Papuasów

jest takie samo wskazuje na scenariusz 3

Krzyżowanie z przodkami E, A i PNG, na obszarze bliskiego Wschodu

Do krzyżowania dochodziło bardzo rzadko – niewielki wkład

efekt fali – szybka ekspansja populacji kolonizującej “wzmacnia” wkład z

krzyżowania z populacją natywną

(46)

Nie tylko Neandertalczyk

Szczątki z jaskini Denisowa (Ałtaj)

Współcześni

Neandertalczykom

Prawdopodobnie grupa siostrzana

Ślady krzyżowania z

ludzkimi migrantami w populacjach Oceanii

Epizody krzyżowania

podczas migracji do Azji Pd.-Wsch.

(47)

Admiksje

Kompletna sekwencja genomu z jaskini Denisova (2013) sugeruje przepływ genów między H. sapiens, H. neanderthalensis i być może jeszcze jednym,

nieznanym gatunkiem

(48)

Tajemnice Denisowian

Sekwencje mtDNA z fragmentu kości sprzed 400 000 lat z Hiszpanii (Sima de los Huesos) - większe podobieństwo mtDNA do Denisowian, niż

Neandertalczyków

kości i zęby morfologicznie podobniejsze do neandertalskich

wspólny przodek Denisowian i Neandertalczyków?

odrębna linia?

(49)
(50)

Genom z Ust’-Ishim

Syberia, ~ 45 000 lat

Najstarszy kompletny genom H.

sapiens

Grupa łowiecko-zbieracka z

pierwszych fal migracji z Afryki, wyginęła

~2% admiksji neandertalskiej, porównywalnie ze

współczesnymi populacjami nieafrykańskimi

(51)

Admiksja i adaptacja

Genetyczne podłoże

adaptacji do życia na dużych wysokościach u

Tybetańczyków - warianty genu EPAS1 (szlak hipoksji)

Związane z konkretnym

haplotypem EPAS1, częstym u Tybetańczyków, rzadkim u Chińczyków Han

Haplotyp ten występuje w sekwencji Denisowian

Denisova

(52)

Nie taka prosta historia

mtDNA współczesnych Europejczyków różni się od mtDNA Europejczyków sprzed 10 000 lat

fala migracji neolitycznej

kolejne fale migracji

podobnie mtDNA wczesnych i późnych Neandertalczyków się różni

dowody na dużą wsobność u Neandertalczyków w Europie (nieliczna populacja)

(53)

Prehistoria Europy

Pierwsi osadnicy (z Afryki, bazalna populacja Eurazji,

~ 50 000 YBP)

Zlodowacenia - refugia na południu i ponowne zaludnianie północy (18 000 - 10 000 YBP)

Migracje neolitycznych rolników z Bliskiego Wschodu (7 000 YBP)

rozprzestrzenianie się cywilizacji neolitycznej - częściowo genetyczne (migracje), częściowo kulturowe

Późniejsze migracje

np. migracja indoeuropejska 4 000 - 1 000 YBP

(54)

Potomkowie pierwszych Europejczyków?

Wszystkie europejskie populacje są mieszanką potomków

populacji pre-neolitycznych

(łowcy-zbieracze) i neolitycznych (rolnicy)

Dowody na ciągłość populacyjną w linii żeńskiej (mtDNA) od

czasów pre-neolitycznych tylko u Basków

(55)

Europejska mozaika

Co najmniej 3 populacje źródłowe

zachodnioeuropejscy łowcy-zbieracze (WHG, najwcześniejsze)

prawdopodobnie ciemna skóra i jasne oczy

dawni mieszkańcy północnej Eurazji (ANE, Syberia), też ślady w populacjach rdzennych mieszkańców Ameryki

pierwsi rolnicy (EEF, Bliski Wschód + Bałkany, rewolucja neolityczna)

jasna skóra, ciemne oczy

na podstawie analizy DNA szkieletów sprzed 7 000 - 8 000 lat i współczesnych Europejczyków

(56)

Europejska mozaika

(57)
(58)

Europejska mozaika

Gradient WHG-EEF odzwierciedla migrację EEF do Europy

Udział ANE największy w Europie północnej i środkowej

http://eurogenes.blogspot.com.au

(59)

A teraz?

http://bga101.blogspot.com.au/2013/12/eef-whg-ane-test-for-europeans.html

(60)

Europa i Ameryka

Analiza DNA szkieletu chłopca sprzed 24 000 lat (MA1)

Dowody na przepływ genów do populacji Europy i Ameryki

Przodkowie mieszkańców Ameryk to potomkowie

mieszkańców Syberii wschodniej oraz migrantów z Syberii

Zachodniej i Europy (MA1)

Obraz

Updating...

Cytaty

Powiązane tematy :