Aranjează-le în capul tău. Generaţii după generaţii de strămoşi, mergând înapoi în timp prin civilizaţii, ere glaciare, o migraţie epică în afara Africii, până la adevărata origine a speciei noastre. Iar pe de altă parte, alege un cimpanzeu şi aranjează-i strămoşii.
Cât de departe trebuie să mergi înapoi în timp, câte generaţii trebuie să treacă, înainte ca cele două linii să se întâlnească?
Aceasta este una din cele mai mari şi mai grele întrebări din evoluţia umană. Noi ştim că la un moment dat am avut un strămoş comun cu cimpanzeii, dar momentul exact – şi modul în care arăta acel strămoş – a fost nebunesc de greu de descoperit. Paleontologii au căutat urme în fosile, iar geneticienii au cotrobăit prin documentele istorice reprezentate de ADN-ul oamenilor şi al cimpanzeilor. Cele două categorii de cercetători au făcut amândouă descoperiri, dar nu s-au pus de acord.
Dar aceasta nu se mai întâmplă acum. Noile estimări ale momentului în care descendenţa umană şi cea a cimpanzeilor s-au despărţit sugerează că unele dintre ideile pe care le considerăm deja consacrate s-ar putea dovedi uluitor de greşite. Dacă aceste estimări sunt corecte, ele vor duce la o rescriere a preistoriei umane, începând tocmai de la începuturi.
Când a început totul? Primul loc evident în care ar trebui să căutăm răspunsuri sunt fosilele. Dar fosilele umane sau, strict vorbind, hominidele, grupul care ne include atât pe noi, cât şi pe rudele noastre dispărute de după divizarea descendenţei - sunt foarte rare pe teren şi dificil de interpretat.
Geneticienii, pe de altă parte, au mai mult material de lucru. ADN-ul conţine urme care pot spune poveşti ale evenimentelor din trecutul unei specii, incluzând informaţiile despre strămoşii comuni şi speciaţie. În teorie, calcularea momentului unui eveniment de speciaţie ar trebui să fie destul de simplu. Pe măsură ce două specii diverg dintr-un strămoş comun, ADN-ul lor devine din ce în ce mai diferit, lucru care se datorează în mare parte acumulării unor mutaţii accidentale. Cantitatea de diferenţe genetice dintre două specii înrudite este astfel proporţional cu durata de timp care a trecut de la momentul în care ele s-au separat. Pentru a estima momentul la care a avut loc separarea dintre om şi cimpanzeu, geneticienii pot pur şi simplu să numere diferenţele dintre secvenţele de ADN provenind de la cele două specii şi să le dividă cu rata la care au loc mutaţiile. Aceasta este cunoscută sub numele de metoda ceasului molecular.
Dar aici este un vicleşug. Pentru a putea ajunge la răspuns trebuie să cunoşti viteza cu care au loc mutaţiile. Iar aceasta te întoarce înapoi de unde ai plecat: mai întâi trebuie să ştii cu cât timp în urmă ne-am separat de cimpanzei.
Pentru a rezolva această problemă paradoxală, geneticienii au început să studieze urangutanii. Fosilele sugerează că ei s-au separat de descendenţa noastră cu între 10 şi 20 de milioane de ani în urmă. Folosind această născocire, geneticienii au ajuns la o rata mutaţională de aproximativ 75 de mutaţii pe genom în fiecare generaţie. Cu alte cuvinte, descendenţii oamenilor şi cei ai cimpanzeilor prezintă fiecare în parte 75 de noi mutaţii pe care nu le-au moştenit de la părinţii lor.
Fosile sau ADN
Acest număr se bazează pe unele mari presupuneri, cea din urmă nefiind nici pe departe dovezile fosile ale urangutanilor ca un martor de încredere – în cazul cărora cei mai mulţi oameni de ştiinţă fiind de acord că nu sunt. Chiar şi aşa, acesta a condus la presupunerea că strămoşii umani s-au separat de cimpanzei cu între 4 şi 6 milioane de ani în urmă.
Când vânătorii de fosile aud aceste numere, râd de se prăpădesc. Capătul inferior al acestei estimări este în mod special greu de înghiţit. Australopithecus afarensis – un hominid timpuriu din estul Africii - deja prezintă caracteristici umane distincte care datează din jurul a 3,85 milioane de ani. Caninii lui erau mici, de exemplu. Şi mergea în poziţie verticală.
Amândouă aceste caracteristici sunt considerate hominide, însemnând că ele au evoluat în descendenţa noastră după separare şi nu au apărut pe linia cimpanzeilor. Şi totuşi este destul de greu să-ţi dai seama modul în care ele au evoluat atât de repede, în poate mai puţin de 150 000 de ani după separare.
“Geneticienii i-au ignorat complet pe paleontologi”, spune Owen Lovejoy de la Kent State University din Ohio. “Am obţinut estimări în jurul a 4 milioane de ani, dar totuşi există hominizi cerţi, foarte evoluaţi care au o vechime care merge înapoi în timp aproape 4 milioane de ani. Să pretinzi ca dată a separării 4 milioane de ani este pur şi simplu stupid.”
Chiar şi o separare care ar fi avut cu 5 până la 6 milioane de ani în urmă a fost întâmpinată cu scepticism. Aceasta se datorează în principal descoperirii recente a trei fosile în Africa care datează din aproximativ aceeaşi perioadă. Toate trei sunt anterioare Australopithecus, dar încă poartă urmele clare ale umanităţii. Chiar dacă interpretarea rămăşiţelor este controversată, mulţi le privesc ca fiind posterioare separării.
Pe scurt, paleontologii erau siguri că exista o şansă extrem de mică ca rezultatele testelor ADN să fie exacte. Umanitatea, afirmau ei, trebuia să fie mai în vârstă decât presupuneau geneticienii.
Istoria pare a le da dreptate. În ultimii trei ani, cercetătorii care studiază populaţiile umane au fost capabili pentru prima dată să observe mutaţiile aproape din momentul în care au avut loc. Iar aceasta cam face diferenţa. În loc de a ne baza pe o estimare rezultată din studiul unor fosile rare, putem observa în acest moment modul în care ceasul molecular funcţionează în timp real. “Până ce nu am fost capabili să comparăm genomul copiilor cu cel al părinţilor, nu puteam estima rata mutaţiilor din oameni”, spune Aylwyn Scally de la Institutul Wellcome Trust Sanger din Cambridge, Marea Britanie.
În septembrie, Augustine Kong de la Institutul pentru Decodare Genetică din Reykjavik, Islanda şi colegii săi au publicat un astfel de studiu răsunător. După scanarea genomului a 78 de copii şi părinţi pentru a putea număra noilor mutaţii din genomul fiecărui copil, ei au descoperit că fiecare copil prezenta în medie 36 de noi mutaţii (Nature, vol 488, p 471). Acest număr este jumătate din ceea ce se presupusese anterior, însemnând că ceasul molecular bate mai încet decât credeam noi – împingând şi mai mult înapoi în timp separarea om-cimpanzeu.
Cât de mult timp înapoi? La începutul acestui an, Kevin Langergraber de la Universitatea Boston şi colegii săi au rezolvat o altă bucată a puzzle-ului. Rata de mutaţii prezentă în studii cum este cel al lui Kong este măsurată pe fiecare generaţie. Pentru a converti această rată într-o estimare a momentului în care strămoşii noştri s-au separat de cimpanzei, trebuie să ştii cât de lungă este o generaţie – cu alte cuvinte, vârsta medie la reproducere. Avem un set destul de coerent de astfel de date pentru oameni, dar nu şi pentru alte primate. Pentru cimpanzei, estimările variază de la 15 la 25 de ani.
Folosind datele obţinute de la 226 de urmaşi născuţi în cadrul a opt populaţii de cimpanzei sălbatici, Langergraber a descoperit că, în medie, cimpanzeii se reproduc atunci când au 24 ani de ani şi jumătate (PNAS, vol 109, p 15716). Bazându-se pe noi date, echipa lui estimează că descendenţa umană a pornit pe propriul drum cu cel puţin 7 milioane de ani în urmă şi posibil chiar cu 13 milioane de ani în urmă.
“Este clar că dacă aceasta este adevărat, cele mai multe cărţi care se ocupă cu istoria speciei noastre vor trebui să fie rescrise”, spune Klaus Zuberbühler de la Universitatea St Andrews, Marea Britanie, care a ajutat la colectarea datelor pentru acest studiu. “Semnificaţia acestei descoperiri poate fi cu greu subestimată.”
John Hawks de la Universitatea Wisconsin-Madison este de acord. “Eu cred că acesta va afecta aproape fiecare eveniment din evoluţia umană, de la separarea iniţială a descendenţei noastre până la migraţia în exteriorul Africii.”
Probabil că cea mai semnificativă implicaţie este găsită în procesul de căutare a celor mai timpurii membri ai tribului uman. Pentru moment, Australophitecus este cel mai vechi hominid acceptat, dar o separare mai timpurie aduce şi alte specii în discuţie.
Epoca de aur
Sfârşitul anilor '90 şi începutul anilor 2000 au reprezentat o epocă de aur a descoperirilor pentru paleoantropologi. În timpul unui deceniu rămăşiţele a trei noi potenţiali hominizi au fost descoperite în estul şi centrul Africii. Cel mai complet dintre acestea era Ardipithecus ramidus, un schelet cu o vechime de 4,4 milioane de ani din Afar, Etiopia, poreclit Ardi. Acestuia i s-a alăturat Sahelanthropus tchadensis, cu o vechime de 6 până la 7 milioane de ani şi Orrorin tugenensis, cu o vechime de aproximativ 6 milioane de ani.
Ardiphitecus este de departe cel mai bine cunoscut dintre cei trei. Aproximativ de dimensiunea unui cimpanzeu, scheletul include dinţi similari celor umani, un craniu mic şi membrele inferioare ale unui animal care putea să meargă vertical (deşi prezenta şi un deget mare opozabil pentru prinderea de ramuri). O posibilă rudă a lui – Ardipithecus kadabba - a fost de asemenea identificat pe baza unor dinţi şi a unor fragmente de oase, împingând înapoi originea acestui gen până în jurul a 5,8 milioane de ani în urmă.
Sahelanthropus este cunoscut pe baza unui singur craniu din Ciad, poreclit Toumai. Ca şi Ardipithecus, dinţii săi sunt mici şi sunt asemănători celor umani iar mijlocul feţei sale este scurt – o altă trăsătură umană. Forma găurii în care ar fi trebuit să fie inserată coloana vertebrală la baza craniului poate fi un indiciu al faptului că putea merge pe două picioare, deşi lucrul acesta este extrem de disputat.
Orrorin, între timp, este cunoscut doar pe baza a câţiva dinţi plus a câtorva oase care au făcut parte din picior şi degete, care sugerează că şi el putea merge în poziţie verticală dar tot se urca în copaci.
Toate aceste oase ar putea de-abia umple două cutii de pantofi, dar au produs un mare zgomot în lumea ştiinţifică. Era în mod general considerat că, atunci când vom ajunge într-un final să descoperim cei mai timpurii hominizi, vom descoperi ceva asemănător unui cimpanzeu. Dar totuşi Ardi, Toumai şi Orrorin aveau caracteristici umane distincte.” Ei au tulburat credinţa comună”, spune Tim White de la Universitatea California, Berkeley, care a condus expediţia care l-a descoperit pe Ardi.
Unii au fost destul de rapizi pentru a-i revendica ca fiind strămoşi ai omului. Dar fostul model de ceas molecular spunea altceva: ei erau prea timpurii. Aşa că ei au fost calificaţi ca fiind ramuri secundare ale copacului familial, experimente evoluţioniste care au sfârşit într-o fundătură şi prezentând puţină sau zero relevanţă pentru evenimentul principal.
Acum, având în vedere noile estimări ale ceasului molecular, ele sunt din nou reprimite în familie. “Argumentul că ele erau prea timpurii s-a evaporat”, spune White, care crede că toate trei sunt membre ai aceluiaşi gen.
Momentul pare a fi cu siguranţă corect. “Dacă iei în considerare consensul măsurătorilor recente ale ratei de mutaţii, Sahelanthropus este exact pe graniţă”, spune Scally, care a publicat recent o analiză a modificărilor şi a consecinţelor lor pentru evoluţie (Nature Review Genetics, vol 13, p 745). “Dacă este uman, proto-uman, sau dintr-o perioadă în care oamenii şi cimpanzeii se separau într-un mod gradual, nu ştiu dacă cineva poate spune. Dar din perspectiva genetică, eu nu cred ca îl mai poţi scoate din ecuaţie, aşa cum se obişnuia înainte.”
Anatomia are şi ea sens, spune White. “Pentru cei dintre noi care studiază aceste fosile, drumul prin care pleci de la ultimul strămoş comun şi ajungi la Australopithecus este prin ceva asemănător lui Ardi. El evoluase deja în direcţia către Australopithecus. Cu alte cuvinte, este din perioada de după separare.”
“Reprezintă Ardi o specie care se află pe linia directă?”, continuă el. “Nu ştim pentru că nu avem încă destule fosile din alte locuri. Dar nu putem renunţa încă la această ipoteză.”
O altă posibilitate la care nu putem renunţa e că separarea s-ar putea să fi avut loc şi cu mai mult timp în urmă. Acumularea înceată a mutaţiilor înseamnă că noile estimări ale ratei mutaţiilor prezintă încă mari marje de eroare. În general, geneticienii şi paleoantropologii par a fi în largul lor cu un număr revizuit de 7 până la 8 milioane de ani în urmă. Unii, totuşi, merg şi mai departe.
“Pentru mine, o separare care ar fi avut loc cu 13 milioane de ani în urmă pare a fi cea mai exactă”, spune Lovejoy. “Dacă te întorci înapoi în timp cu 13 până la 15 milioane de ani în urmă, planeta era acoperită cu maimuţe, multe dintre acestea începând să prezinte acel tip de adaptări anatomice pe care le poţi observa la oamenii moderni.”
Ideile lui Lovejoy sunt însă singulare. O săptămână după momentul în care Kong şi colegii sai şi-au publicat noua lor estimare, o altă echipă – incluzând mulţi din aceeaşi cercetători – a publicat o altă estimare. Ei au analizat ADN provenind de la mai mult de 85 000 de Islandezi, centrându-se pe cercetarea unor benzi scurte de ADN denumite microsateliţi. Potrivit coautorului David Reich de la Universitatea Harvard, acestea reprezintă un raport de mutaţii mult mai demn de încredere.
Rata pe care ei au descoperit-o nu era la fel de înceată ca şi cea a lui Kong. Ca urmare, estimarea lor a momentului în care a avut loc separarea este o perioadă mai limitată de doar 7.5 milioane de ani (Nature Genetics, vol 44, p 1161).
Există unele chestiuni care mai trebuie să fie clarificate. O altă problemă cu estimarea lui Kong, spune Reich, este că dacă o foloseşti pentru a data separarea dintre urangutani şi maimuţele africane – oamenii, cimpanzeii şi gorilele – obţii ceva în jurul a 30 de milioane de ani, lucru care este extrem de inconsistent cu perioada maximă de 20 de milioane de ani sugerată de dovezile fosile.
Într-o încercare de a împăca cele doua perspective, Scally a propus faptul că în procesul prin care strămoşii noştri au evoluat din primate mici în maimuţe mari, numărul de mutaţii pe care ei le-au acumulat la fiecare trecere generaţională a scăzut. Aceasta pentru a ţine cont de observaţiile realizate în cazul altor mamifere.” Este observat pe scară largă, inclusiv în cazul primatelor, că speciile cu o mai mare dimensiune a organismului tind să prezinte un timp generaţional mai lung”, spune Scally. Generaţii cu o durată mai lungă înseamnă o rată de mutaţii mai înceată.
Aceasta ar putea să fie plauzibil, spune Reich, dacă pentru ca aceasta să fie adevărată nu ar fi trebuit ca ratele de mutaţie în cazul atât a strămoşilor noştri cât şi a urangutanilor să aibă aceeaşi valoare. “Găsesc că un astfel de eveniment extrem este greu de crezut”, spune el. În ciuda acestui fapt, spune Reich, “ipoteza lui Scally este probabil cea mai bună ipoteză din acest moment.”
Lăsând la o parte tertipurile ştiinţifice, acum pare destul de sigur faptul că descendenţa noastră este considerabil mai veche decât am crezut. Şi aceasta are consecinţe şi pentru restul preistoriei umane. Ceasul molecular a fost folosit pentru a data un număr de evenimente cheie, unul dintre acestea fiind şi momentul în care strămoşii noştri au părăsit Africa. Acesta a fost estimat prin observarea diferenţelor genetice dintre poporul Yoruba din Nigeria pe de o parte și europeni și asiatici, pe de altă parte.
Estimările genetice timpurii sugerau că acest eveniment ar fi avut loc cu 50 000 de ani în urmă. Prin urmare, atunci când resturile fosile din Israel şi siturile arheologice din India s-au dovedit a avea o vechime de 100 000 de ani, au trebuit să fie oferite câteva explicaţii. Oasele din Israel au fost respinse ca fiind rămăşiţele unei incursiuni timpurii, care s-au terminat nefericit iar siturile din India ca fiind o eroare, pur şi simplu. Noul ceas molecular rezolvă această discrepanţă, împingând momentul acestei plecări înapoi în timp, până în preajma a între 90 000 şi 130 000 de ani în urmă.
Ea realizează ceva asemănător şi pentru separarea dintre noi şi omul de Neanderthal. Oasele găsite într-o peşteră din Atapuerca, Spania şi atribuite strămoşului probabil al omului de Neanderthal, Homo heidelbergensis, datează dintr-o perioadă situată undeva între 400 000 de ani şi 600 000 de ani în urmă. Dar acestea au constituit o problemă pentru că ceasul molecular sugera faptul că H. heidelbergensis apăruse după aceea. Dar noile estimări arată în fapt că acesta are în jur de 500 000 de ani.
Şi alte evenimente cheie aşteaptă să fie revizuite. Dar descoperirea principală este clară. Descendenţa umană este semnificativ mai veche şi cele mai apropiate rude în viaţă mult mai distincte, decât am crezut odată. Obişnuim să ne descriem pe noi înşine ca fiind separaţi şi distincţi de restul regatului animal. Tocmai ce am devenit un pic mai separaţi şi un pic mai distincţi.
Textul de mai sus reprezintă traducerea articolului our-true-dawn-pinning-down-human-origins, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabilă pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd şi New Scientist neasumându-şi nicio responsabilitate în această privinţă.
Traducere: Alexandru Hutupanu