5.5: تتبع الجينوم - تتكشف قصتنا البشرية
- Page ID
- 198613
في نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:
عشية الميتوكوندريا
بدأ مشروع الجينوم البشري في عام 1990 وانتهى في عام 2003، وكان بمثابة جهد دولي طموح قام بتسلسل حوالي 99 في المائة من الجينوم البشري بدقة 99.99 في المائة. لقد أكد علم الوراثة حتى الآن إلى حد كبير نظرية الخروج من إفريقيا، والتي تقترح أن البشر الأوائل غادروا إفريقيا منذ حوالي 100,000 عام وهاجروا إلى مناطق متنوعة من العالم. عندما غادر البشر الأوائل إفريقيا وانتقلوا إلى أوروبا، لم يعيشوا جنبًا إلى جنب فحسب، بل تزاوجوا أيضًا مع الأنواع غير الأفريقية مثل النياندرتال، الذين كانوا يسكنون المنطقة بالفعل.
يهتم علماء الأنثروبولوجيا الجزيئية بتحديد متى بدأت المجموعات البشرية الحية في الاختلاف عن بعضها البعض. كان من الصعب القيام بذلك باستخدام الحمض النووي النووي لأنه يتحور ببطء شديد حتى تحدث التراكمات القابلة للقياس في 200,000 عام. وبالتالي فإن العديد من الدراسات الجينية التي أجريت تستند إلى المواد الجينية المنقولة في الميتوكوندريا (mtDNA)، والتي يتم تمريرها من الأم. لا توجد إعادة تركيب في mtDNA، لذلك ما لم تحمل الميتوكوندريا طفرة جديدة، فإن الطفل لديه نفس جينات الميتوكوندريا تمامًا مثل المساهم الجيني الأنثوي (الذي قد يكون أمه أو متبرعًا بالبيض أو شخصًا في علاقة وراثية مماثلة). الميتوكوندريا لكل شخص حي هي نسخة، يتم تعديلها فقط من خلال طفرات نادرة، من الميتوكوندريا التي تنتقل عبر النسب الأمومي من مجموعة سكانية في ماضينا القديم. يشار إلى هذه الفئة من السكان باسم حواء الميتوكوندريا أو MtMRCA (أحدث سلف مشترك للميتوكوندريا)، ويعتقد أنهم عاشوا في جنوب إفريقيا منذ 100,000—200,000 سنة.
كما تمت مناقشته في الفصل الرابع، فكلما طال أمد مشاركة مجموعتين من السكان في سلف مشترك، زاد الوقت المتاح لحدوث الطفرات وللتكيفات والتغيير. على الرغم من أن الاختلاف الجيني صغير بين السكان في العالم، إلا أنه أكبر في إفريقيا. يشير هذا إلى أن السكان في إفريقيا لديهم أطول سلالة جينية راسخة. في حين توجد فرضيات متعددة فيما يتعلق بالأصول البشرية والأدلة الجديدة يمكن أن تغير وجهات النظر الحالية، فإن الإجماع هو نموذج الخروج من أفريقيا الذي يعود إلى النسب الأمومي للسكان الذين يعيشون في إفريقيا منذ حوالي 200,000 عام.
كيف يمكن لجينوم القمل أن يملأ الفجوات
على الرغم من أن القمل قد لا يكون فكرة ممتعة، إلا أنه لطالما كان جزءًا من تاريخ البشرية. ألقت دراسة علاقة التطور المشترك بين البشر والقمل الكثير من الضوء على قصة الإنسان. يدرس الدكتور ديفيد ريد، أمين الثدييات والمدير المساعد للبحوث والمجموعات في متحف جامعة فلوريدا، التطور المشترك بين البشر والقمل، وهو مجال بحثي لم يتطور إلا خلال العشرين عامًا الماضية. يتمتع بحث ريد الرائد بالقدرة على سد بعض الفجوات الكبيرة في السجل الأحفوري البسيط للبشر ويوفر بيانات مهمة قد تكون لها تطبيقات في الطب والبيولوجيا. هناك سؤالان بدأ هذا البحث في طرحهما بالفعل وهما متى أصبحنا أقل شعرًا ومتى بدأنا في ارتداء الملابس.
تشير العديد من الفرضيات حول سبب تساقط الشعر لدى البشر إلى التنظيم الحراري، والحاجة إلى التحكم في درجة حرارة الجسم في الظروف القاسية. كان البشر، الذين يعيشون في حرارة السافانا، بحاجة إلى آلية تبريد لتمكينهم من أن يكونوا صيادين أفضل. تشمل الأدلة الأخرى على التكيف مع الحرارة ظهور الغدد العرقية، والتي تكون أكثر عددًا في البشر منها في الرئيسيات الأخرى. تشير نظرية أخرى حول سبب تساقط الشعر بين البشر إلى أنه كان تكيفًا للسيطرة على الطفيليات في الجسم. هل ارتدى الناس الملابس على الفور بعد فقدان كل شعر الجسم الزائد؟ تشير أبحاث ريد إلى أن ارتداء الملابس لم يكن شيئًا يحدث بسرعة. فقد البشر شعر الجسم منذ حوالي مليون سنة ولم يبدأوا في ارتداء الملابس حتى قبل حوالي 170,000 إلى 190,000 سنة. أي حوالي 830،000 عام يعيشون في بدلات عيد ميلادهم! عندما بدأ البشر في ارتداء الملابس، قامت قملة الجسم بتكييف الهياكل التي مكنتهم من الالتصاق بالملابس بدلاً من الشعر.
لمحات في علم الإنسان
مولي سيلبا
أخذت فصلًا في علم الآثار في كلية المجتمع المحلي عندما كانت طالبة في المدرسة الثانوية وذهبت إلى المدرسة الميدانية خلال فصل الصيف. في الكلية، أكملت تخصصًا مزدوجًا في علم الآثار والأنثروبولوجيا، مع تخصص فرعي في المتاحف والمجتمع. اكتسبت لاحقًا خبرة في العمل مع مجموعات المتاحف المختلفة وحصلت على تدريب داخلي في مكتب الفاحص الطبي بمدينة بالتيمور ومتحف سميثسونيان للتاريخ الطبيعي. بعد الانتهاء من دراساتها الجامعية، عرفت أنها تريد متابعة الأنثروبولوجيا كمهنة بدوام كامل وبدأت العمل من أجل الحصول على الماجستير والدكتوراه في الأنثروبولوجيا البيولوجية.
مجال الأنثروبولوجيا: بالنسبة لمولي، فإن الشيء الأكثر إثارة للاهتمام في الأنثروبولوجيا البيولوجية هو المعلومات التي يمكن أن تخبرنا بها العظام. في البداية كانت مهتمة بما يمكن أن يخبرنا به تاريخ المرض عن حياة الناس في الماضي، ولكن أثناء عملها مع علماء الأنثروبولوجيا البيولوجية، تحول تركيزها إلى فهم كيف يمكن للتطور أن يؤثر على شكل العظام المختلفة.
حصلت على درجة البكالوريوس من جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور بولاية ماريلاند، ودرجة الماجستير من جامعة فلوريدا، حيث هي حاليًا مرشحة للدكتوراه. تشمل اهتماماتها البحثية علم التشريح المقارن ومورفولوجيا الجمجمة وتعليم العلوم التشريحية. إنها مهتمة جدًا بكيفية اختلاف مورفولوجيا الجمجمة داخل الأنواع وفيما بينها وكيف تتأثر بعوامل مثل التطور وممارسات التربية الانتقائية. ركزت أبحاثها السابقة على الاختلافات في مورفولوجيا الجمجمة في الكلاب الناتجة عن الانتقاء الاصطناعي لتصغير الوجه. يركز بحث أطروحتها حاليًا على دراسة مقارنة لتصغير الوجه بين الخفافيش والرئيسيات والكلاب.
الإنجازات في الميدان: بالنسبة لمولي، كان أهم إنجاز لها في مجال الأنثروبولوجيا هو التعليم والتوعية. طوال فترة دراستها في كلية الدراسات العليا، شاركت في الزيارات المدرسية، وعملت مع المعلمين لتسهيل إدراج التطور البشري في مناهج العلوم الحالية. لقد ركزت بشكل خاص على مساعدة المعلمين في العثور على مواد تعليمية شاملة ثقافيًا وسريعة الاستجابة. لقد قادت العديد من ورش العمل للتطوير المهني للمعلمين حول نفس الموضوع وزارت أكثر من عشرين فصلًا دراسيًا وتفاعلت مع أكثر من 1200 طالب في السنوات الأربع الماضية. إن جعل العلوم في متناول معلمي K-12 هو جزء مهم للغاية من كونك باحثًا، وتعتقد أن الجميع في الأوساط الأكاديمية يجب أن يسعوا جاهدين ليكونوا متحدثين فعالين في مجال العلوم.
«دراسة الأنثروبولوجيا البيولوجية تساعدنا على فهم قصة أصلنا كنوع بشكل أفضل. إنه يساعدنا على التعرف على سبب كون تشريحنا على ما هو عليه، وكيف يمكن أن تحدث التغيرات المورفولوجية بمرور الوقت، ولماذا لدينا مثل هذا التنوع في الحياة على الأرض. إن مجرد القدرة على التعرف على تشريحنا وتحديده هو نصف التحدي فقط - والأهم من ذلك هو فهمنا لماذا تتكيف السمات المختلفة، وكيف ترتبط البنية بالوظيفة، أو لماذا لا تزال السمات التشريحية المتبقية موجودة في أجسامنا حتى يومنا هذا».
الانتقاء الطبيعي والتنوع البشري: هل لا يزال البشر يتطورون؟
يُعزى التباين البشري إلى مجموعة من العوامل البيئية والوراثية، بما في ذلك الحالة الاجتماعية، والعرق، والعمر، والتغذية، ونوعية الحياة، والوصول إلى الرعاية الصحية، والعمل والمهنة، وما إلى ذلك، كما هو مذكور في الفصل الأول، تساهم الأنثروبولوجيا بالعديد من الأفكار حول كل من البناء الاجتماعي للعرق و آثار الفئات العرقية على حياة الناس. ينصب التركيز في هذا الفصل على دور الانتقاء الطبيعي في التنوع البشري.
يرتبط عدد من التغييرات بالعصر الحجري الحديث وصعود الزراعة منذ حوالي 10000 إلى 8000 عام. لاحظ الكثيرون أن التغييرات خلال هذه الفترة الزمنية لم يكن لها آثار إيجابية على صحة الإنسان والبيئة. تقترح فرضية عدم التطابق التطوري أن أجسامنا هي الأنسب للبيئات التي أمضينا فيها الكثير من تاريخنا التطوري، والتي تختلف تمامًا عن البيئات التي نعيش فيها اليوم (Li و van Vugt و Colarelli 2018).
تطور البشر لمليون عام كصيادين وجامعين. اليوم، لا تزال الأجسام البشرية تحاول التكيف مع النظام الغذائي الذي يعتمد إلى حد كبير على الحبوب والذي أوجدته الزراعة، وهو نظام غذائي يتميز بتنوع أقل ومستويات تغذية أقل من النظام الغذائي النموذجي للصياد والقطف. أدى التكيف غير الكامل مع هذا التغيير إلى جعل الناس عرضة لعدد من الأمراض ونقص التغذية. عدم تحمل اللاكتوز هو مثال رئيسي. بدأ تدجين الماشية وشرب حليب البقر خلال العصر الزراعي، منذ وقت ليس ببعيد في تاريخ التطور. حاليًا 65 بالمائة من البشر غير قادرين على هضم حليب البقر. تسوس الأسنان (التجاويف) هي مشكلة أخرى مرتبطة بالتغيير في النظام الغذائي المرتبط بالزراعة. تختلف الأنظمة الغذائية القائمة على الحبوب والغنية بالسكر والمرتبطة بالزراعة اختلافًا كبيرًا عن النظام الغذائي للصيادين. لم يكن لدى أجسامنا ولا البكتيريا الموجودة في أفواهنا الوقت للتكيف بشكل كامل مع هذا التغيير.
هناك تكيف آخر حدث خلال العصر الحجري الحديث يتعلق بالتنوع في تصبغ الجلد. من المرجح أن البشر الذين غادروا إفريقيا واستقروا في أوروبا حوالي 40000 عام كانوا يتمتعون ببشرة داكنة مع مستويات عالية من الميلانين، مما يوفر الحماية ضد الأشعة فوق البنفسجية تؤكد البيانات الجديدة أنه قبل حوالي 8500 عام، كان الصيادون الأوائل في إسبانيا ولوكسمبورغ والمجر يتمتعون أيضًا ببشرة داكنة. تصبغ الجلد هو التكيف مع الأشعة فوق البنفسجية، بألوان مختلفة تقدم مزايا مختلفة، اعتمادًا على مسافة الشخص من خط الاستواء. عندما هاجر البشر إلى نصف الكرة الشمالي، تعرضوا لأشعة أقل من الأشعة فوق البنفسجية، مما يعني أيضًا امتصاص أقل لفيتامين د اللازم لعظام قوية ووظائف مناعية مهمة أخرى. ومن أجل التعويض عن هذه الخسارة والسماح بزيادة التعرض للأشعة فوق البنفسجية، أصبح تصبغ الجلد أفتح.
يمكن رؤية مثال آخر على الاختلاف البشري نتيجة التكيف مع البيئة في السكان الأصليين في جبال الأنديز والتبت والمرتفعات الإثيوبية. تواجه كل مجموعة من هذه المجموعات الثلاث نفس التحدي البيئي، حيث تعيش في بيئة منخفضة الأكسجين، وقد استجابت بتكيفات فريدة. يعوض التبتيون انخفاض مستويات الأكسجين بأخذ أنفاس في الدقيقة أكثر من الأشخاص الذين يعيشون على مستوى سطح البحر. وجد أن أولئك الذين يعيشون على ارتفاعات عالية في جبال الأنديز لديهم تركيزات أعلى من الهيموجلوبين في دمائهم مقارنة بالأشخاص الآخرين. الإثيوبيون الذين يعيشون على ارتفاعات من 9800 إلى 11,580 قدمًا ليس لديهم أي من هذه التعديلات. لا يزال تفسير كيفية ازدهار المرتفعات الإثيوبية في بيئتهم لغزًا.
نشاط العمل الميداني المصغر
التعرف على الحفرية
تخيل أنك اكتشفت للتو أحفورة أشباه البشر مع بعض الخصائص المدرجة أدناه. اكتب كل سمة من الخصائص على بطاقة وقم بخلطها معًا. ثم، بالعمل في مجموعة، حدد الخصائص التي تنتمي إلى مجموعة Homo والتي تنتمي إلى مجموعة Australopithecus. ما الاسم العلمي (الجنس/النوع) الذي ستعطيه له، وما هي المعايير التي استخدمتها؟ (ملاحظة: هذه أحفورة حقيقية لأشباه البشر!)
موارد إضافية
الجداول الزمنية والخرائط المرئية
وضع أطلس التطور البشري خريطة تفاعلية سهلة الاستخدام حول تطوير الإنسان العاقل.
يوفر الجدول الزمني التفاعلي للتطور البشري التابع لمعهد سميثسونيان نظرة عامة تفاعلية عن المعالم الرئيسية ونطاقات الأنواع.
التطور المشترك بين الحياة والبشر
يقدم ديفيد ريد، أمين مشارك للثدييات في متحف فلوريدا للتاريخ الطبيعي، شرحًا لبحثه للجمهور العام.
تستكشف مجلة سميثسونيان الأسباب والفوائد المحتملة لفقدان الشعر البشري.