تجزیه و تحلیل جدید پروتئین انسان باستانی می تواند اسرار تکامل را باز کند | سیر تکاملی

آثار کوچک پروتئین موجود در استخوان‌ها و دندان‌های انسان‌های باستانی می‌تواند به زودی تلاش‌های دانشمندان برای کشف رازهای تکامل گونه‌های ما را متحول کند.

محققان بر این باورند که یک تکنیک جدید – معروف به پروتئومیکس – می تواند به آنها اجازه دهد تا پروتئین هایی را که بدن پیشینیان ما از آنها ساخته شده است شناسایی کنند و بینش جدیدی را در مورد تاریخ 2 میلیون سال گذشته بشریت به ارمغان بیاورند.

تجزیه و تحلیل این بقایای میکروسکوپی می تواند به حل معماهای اصلی تکاملی مانند هویت اجداد مشترک کمک کند. یک مرد دانا و نئاندرتال ها

پیامدهای این فناوری منعکس کننده تأثیر فناوری اخیراً توسعه یافته تجزیه و تحلیل DNA باستانی است که در 20 سال گذشته به کشف رازهای چشمگیر در مورد گذشته بشریت کمک کرده است. از جمله این کشف که بسیاری از انسان‌های مدرن دارای ژن‌های نئاندرتال هستند و اینکه این دو گونه باید در مقطعی در 100000 سال گذشته با هم آمیخته باشند.

یک پروژه در بریتانیا برای ارزیابی وعده پروتئومیکس به تازگی راه اندازی شده است و توسط تیمی از دانشمندان مستقر در دو مرکز تحقیقاتی بزرگ در لندن انجام خواهد شد: موسسه فرانسیس کریک و موزه تاریخ طبیعی. پروفسور کریس استرینگر از موزه تاریخ طبیعی گفت: «ما سه سال آینده را به دقت ارزیابی خواهیم کرد که چقدر پروتئین می توانیم از فسیل ها بدست آوریم و چه چیزهایی می توانیم از نمونه هایی که به دست می آوریم بیاموزیم. “امید است که این نشان دهد که ما می توانیم با مطالعه پروتئین های باستانی چیزهای زیادی در مورد گذشته خود بیاموزیم.”

بخشی از این تحقیق شامل استفاده از یک اسکنر دستی است که می تواند روی یک فسیل رد شود تا میزان پروتئین موجود در آن مشخص شود. استرینگر گفت: «به این ترتیب ما می‌توانیم فقط روی امیدوارکننده‌ترین جمجمه‌ها و استخوان‌ها تمرکز کنیم. بسیار مهم است که ما سعی نکنیم از فسیل‌هایی که پروتئینی ندارند نمونه برداری کنیم – هر چقدر هم که کوچک باشد تا برای مطالعه به ما ارائه دهیم.

توسعه پروتئومیکس به دنبال موفقیت دانشمندان در تجزیه و تحلیل DNA استخراج شده از فسیل های انسان باستانی است. با مطالعه بقایای مواد ژنتیکی از فسیل‌ها، دانشمندان دریافته‌اند که مردان و زنان با منشأ غیر آفریقایی حامل برخی از ژن‌های نئاندرتال هستند. آنها همچنین وجود یک گونه کاملاً جدید از انسان های اولیه – معروف به Denisovans – را از مواد ژنتیکی موجود در قطعات دندان و استخوان در غار سیبری فاش کردند.

اما تجزیه و تحلیل DNA باستانی محدودیت هایی دارد. پونتوس اسکوگلند از موسسه فرانسیس کریک گفت: «DNA شکننده است و به سرعت تجزیه می شود، به ویژه در شرایط گرم. بنابراین عمدتاً برای مطالعه فسیل‌هایی که کمتر از 100000 سال قدمت دارند و در مکان‌های نسبتاً خنک یا سرد یافت می‌شوند مفید است.»

این اشکال اخیر مشکل خاصی برای مطالعه است یک مرد دانا – گونه ای که در آفریقا تکامل یافته است. DNA باستانی به ندرت در جمجمه ها و استخوان های حاصل از حفاری در آنجا به دلیل شرایط گرم یافت می شود. بنابراین دانشمندان شروع به بررسی روش های دیگری برای مطالعه زیست شناسی مردان و زنان باستانی کرده اند – و پروتئین ها را به عنوان یک هدف کلیدی مشخص کرده اند.

بدن ما از پروتئین هایی ساخته شده است که ساخت آنها توسط DNA ما کنترل می شود و بنابراین، با کشف ساختار آنها، می توان بینشی در مورد ترکیب افراد باستانی به دست آورد. مهم این است که پروتئین ها در شرایط گرم مدت بیشتری زنده می مانند.

این مزیت اخیر امیدهایی را برای به دست آوردن بینش جدید در مورد چندین گونه گیج کننده تازه کشف شده ایجاد می کند. این شامل ستاره همویک انسان 300000 ساله که در سال 2013 در آفریقای جنوبی پیدا شد. علاوه بر این، منشاء هومو فلورسینسیسیک گونه کوچک باستانی از انسان – با نام مستعار قوم هابیت – که در جزیره فلورس در اندونزی یافت شده است نیز دانشمندان را متحیر کرده است. شرایط در هر دو مکان به این معنی است که تاکنون هیچ DNA روی فسیل‌های موجود در آنجا یافت نشده است و دانشمندان را در مورد چگونگی تکامل این نسخه‌های غیرمعمول از نوع بشر مطمئن نیست.

و سپس دنیسووان ها هستند. اگرچه دانشمندان ژنوم آنها را رمزگشایی کرده اند، اما ما هنوز نمی دانیم که آنها چه شکلی هستند، و همچنین اطلاعات زیادی در مورد نحوه رفتار یا شکار آنها نداریم. استرینگر می‌گوید: «اینها همه گونه‌های واقعاً جذاب هستند و ما فقط در مورد نحوه ارتباط آنها با ما راه حل ضعیفی داریم. بنابراین پروتئومیکس مطمئناً می تواند در این زمینه کمک کند.»

اسکوگلند اضافه کرد، با این حال، استفاده از پروتئین ها به عنوان راهی برای مطالعه گذشته ما یک نقطه ضعف وجود داشت. پروتئین ها تقریباً به اندازه DNA اطلاعات ندارند. آنها فقط حاوی حدود 1٪ از حداکثر اطلاعاتی هستند که می توانید از یک نمونه DNA به دست آورید. این بدان معناست که ما به مقدار زیادی نیاز خواهیم داشت تا بتوانیم داده های کافی برای انجام تحلیل های معنادار تولید کنیم. این ممکن است آسان نباشد.»

با این وجود، پروتئومیکس قبلاً نتایج امیدوارکننده‌ای را تولید کرده است. مطالعات فریدو ولکر از دانشگاه کپنهاگ نشان داده است که پروتئین‌های کلاژن موجود در قطعه‌ای از استخوان فک هومینین در غار Baishiya Karst در بالای فلات تبت در چین با پروتئین‌های دنیسووا مطابقت دارد.

ولکر گفت: «این اولین اشاره به این است که یک دنیسووان ممکن است شبیه آن باشد و نشان می دهد که پروتئومیکس چیزهای زیادی برای ارائه درک ما از تکامل انسان دارد. مشاهده کننده هفته گذشته مطمئناً دلگرم کننده است.»