5.5: Kufuatilia Genomes- Hadithi yetu ya Binadamu Inafunua

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Eleza jinsi mtDNA inavyoweka mwanga juu ya uhamiaji wa mwanadamu mapema na kuelezea mfano wa Out of Africa.
• Eleza jinsi kusoma genomes na coevolution ya chawa inaweza kujaza mapungufu ya sasa katika rekodi ya mafuta ya binadamu.
• Eleza asili ya tofauti ya binadamu kutokana na mtazamo wa mabadiliko.

Hawa wa Mitochondrial

Ilianza mwaka 1990 na kuhitimisha mwaka 2003, Mradi wa Jenomu ya Binadamu ulikuwa jitihada za kimataifa za kabambe ambazo zilifuatilia asilimia 99 ya jenomu ya binadamu yenye usahihi wa asilimia 99.99. Jenetiki hadi sasa imethibitisha kwa kiasi kikubwa nadharia ya Out of Africa, ambayo inapendekeza kwamba binadamu wa mwanzo waliondoka Afrika karibu miaka 100,000 iliyopita na kuhamia maeneo mbalimbali duniani. Wakati binadamu wa mwanzo walipoondoka Afrika na kuhamia Ulaya, hawaishi tu pamoja lakini pia waliingiliana na aina zisizo za Afrika kama vile Neanderthal, ambao tayari walikuwa wakikaa kanda hiyo.

Wananthropolojia wa molekuli wana nia ya kuamua wakati watu wanaoishi wanadamu walianza kutofautiana kutoka kwa kila mmoja. Hii imekuwa vigumu kufanya kwa kutumia DNA nyuklia kwa sababu inabadilika polepole mno kwa mkusanyiko wa kupimika kutokea katika miaka 200,000. Masomo mengi ya maumbile ambayo yamefanyika kwa hiyo yanategemea nyenzo za maumbile zilizofanywa katika mitochondria (mtDNA), ambazo hupitishwa kwa uzazi. Hakuna recombination katika mtDNA, hivyo isipokuwa mitochondria hubeba mutation riwaya, mtoto ana hasa jeni sawa mitochondrial kama mchangiaji wake wa kike maumbile (ambayo inaweza kuwa mama yake, wafadhili yai, au mtu katika uhusiano sawa wa maumbile). Mitochondria ya kila mtu aliye hai ni nakala, iliyobadilishwa tu na mabadiliko ya nadra, ya mitochondria iliyopita kupitia asili ya matrilineal kutoka kwa idadi ya watu katika siku za nyuma zetu za kale. Idadi ya watu hawa wanajulikana kama Hawa wa Mitochondrial au MTMRCA (mbabu wa kawaida wa mitochondrial hivi karibuni), anayeaminika kuwa ameishi Afrika ya kusini miaka 100,000—200,000 iliyopita.

Kama ilivyojadiliwa katika Sura ya 4, watu wawili waliopita wanashiriki babu wa kawaida, wakati zaidi kuna mabadiliko kutokea na kwa ajili ya marekebisho na mabadiliko ya kutokea. Ingawa tofauti za maumbile ni ndogo kati ya wanadamu duniani, ni kubwa zaidi barani Afrika. Hii inaonyesha kwamba idadi ya watu katika Afrika wana uhusiano mrefu zaidi wa maumbile. Wakati nadharia nyingi zipo kuhusu asili ya binadamu na ushahidi mpya unaweza kubadilisha maoni ya sasa, makubaliano ni mfano wa Out of Africa kufuatiliwa nyuma ya asili ya matrilineal ya idadi ya watu wanaoishi Afrika kuhusu miaka 200,000 iliyopita.

Jinsi Jenome ya Lice Inaweza Kujaza Mapungufu

Ingawa labda si mawazo mazuri, chawa kwa muda mrefu imekuwa sehemu ya historia ya binadamu. Kujifunza uhusiano wa coevolution kati ya binadamu na chawa kumetoa mwanga mwingi juu ya hadithi ya kibinadamu. Dk. David Reed, mtunza wa Mamalia na Mkurugenzi Mshirika wa Utafiti na Collections katika Chuo Kikuu cha Florida Makumbusho, amekuwa akisoma ushirikiano wa binadamu na chawa, eneo la utafiti ambalo limeendelea tu ndani ya miaka 20 iliyopita. Utafiti wa Reed wa groundbreaking una uwezo wa kujaza baadhi ya mapungufu makubwa katika rekodi ya binadamu badala sketchy mafuta na hutoa data muhimu ambayo inaweza kuwa na maombi katika dawa na biolojia. Maswali mawili ambayo utafiti huu tayari umeanza kuuliza ni lini tulipata nywele kidogo na tulianza kuvaa nguo lini.

Kielelezo 5.31 Kuna aina tatu za nguruwe zinazohusiana na wanadamu: (a) kaa au pubic louse; (b) mwili wa mwili; (c) kichwa cha kichwa. Ushirikiano wa wanadamu na chawa ni eneo linaloendelea la utafiti. (mikopo: (a) Noizyboy1961/Wikimedia Commons, CC BY 4.0; (b) Janice Harney Carr, Vituo vya Kudhibiti na Kuzuia Magonjwa/Wikimedia Commons, Umma Domain; (c) Dr. Dennis Juranek, Vituo vya Kudhibiti na Kuzuia Magonjwa/Wikimedia Commons, Umma Domain)

Kielelezo 5.31 inaonyesha aina tatu za chawa zinazohusiana na binadamu: chawa ya kichwa (Pediculus humanus capitis), chawa ya mwili (Pediculus humanus corporis), na chawa ya kaa au panya ya pubic (Pthirus pubis). Vidonda vya mwili huathiri nguo na kuweka mayai yao kwenye nyuzi katika kitambaa. Kichwa na pubic chawa huathiri nywele, kuweka mayai yao chini ya nyuzi za nywele. Kichwa cha binadamu na chawa wa mwili (jenasi Pediculus) hushiriki babu wa kawaida na chawa wa sokwe, huku chawa wa kaa (jenasi Pthirus) hushirikiana na babu wa kawaida na chawa wa gorilla. Kwa kufuatilia tofauti za chawa, wanasayansi wameweza kuamua wakati panya ya kichwa na chawa ya pubic ilipotoka, na kuwezesha makadirio ya wakati tulipoteza nywele zetu za ziada na tulipoanza kuvaa nguo. Inashangaza kutambua kwamba tofauti ya jenasi Pediculus (kichwa na mwili wa mwili) inalingana na tofauti ya ukoo wa mwanadamu kutoka sokwe kuhusu miaka milioni sita iliyopita. Utafiti juu ya chawa pia hutoa msaada zaidi kwa mfano wa Out of Africa wa uhamiaji wa binadamu. Reed ameona kwamba jenomu ya chawa wa Afrika inaonyesha kiwango cha juu cha utofauti wa maumbile kuliko ile ya chawa kupatikana mahali pengine duniani, kusaidia nadharia tete kwamba binadamu na chawa walikuwepo Afrika kwanza.

Hadithi nyingi juu ya kile ambacho kinaweza kusababisha upotevu wa nywele kwa wanadamu unaonyesha thermoregulation, haja ya kudhibiti joto la mwili katika hali mbaya. Wanaoishi katika joto la savanna, wanadamu walihitaji utaratibu wa baridi ili kuwawezesha kuwa wawindaji bora zaidi. Ushahidi mwingine wa kukabiliana na joto ni pamoja na kuonekana kwa tezi za jasho, ambazo ni nyingi zaidi kwa wanadamu kuliko katika nyasi nyingine. Nadharia nyingine kuhusu sababu ya kupoteza nywele kati ya wanadamu inaonyesha kuwa ilikuwa ni kukabiliana na kudhibiti vimelea kwenye mwili. Je, watu mara moja walitupa nguo baada ya kupoteza nywele zote za mwili? Utafiti wa Reed unaonyesha kwamba kuvaa nguo haikuwa kitu kilichotokea haraka. Binadamu walipoteza nywele za mwili takriban miaka milioni iliyopita na hawakuanza kuvaa nguo hadi takriban miaka 170,000 hadi 190,000 iliyopita. Hiyo ni kuhusu miaka 830,000 wanaoishi katika suti zao za kuzaliwa! Wanadamu walipoanza kuvaa nguo, panya ya mwili ilibadilisha miundo iliyowawezesha kushikamana na nguo badala ya nywele.

Kielelezo 5.32 Binadamu walipoteza nywele zao nyingi za mwili kuhusu miaka milioni iliyopita. (mikopo: “Neanderthal” na Edeni, Janine na Jim/Flickr, CC BY 2.0)

Profaili katika Anthropolojia

Molly Selba

Kielelezo 5.33 Molly Selba (akiwa na fuvu) akiongoza kikao cha utafiti. (mikopo: Molly Selba, Umma Domain)

Historia ya kibinafsi: Tangu wakati Molly alipokuwa mdogo, alijua anataka kuwa mwanaanthropolojia.

Alichukua darasa la akiolojia katika chuo cha jamii za mitaa alipokuwa mwanafunzi wa shule ya sekondari na akaenda shule ya shamba wakati wa majira ya joto. Akiwa chuoni, alikamilisha kubwa mara mbili katika akiolojia na anthropolojia, akiwa na mdogo katika Makumbusho na Society. Baadaye alipata uzoefu wa kufanya kazi na makusanyo tofauti ya makumbusho na kufanya mafunzo katika ofisi ya Baltimore City Medical Examiner's na Makumbusho ya Smithsonian of Asili Historia. Baada ya kumaliza shahada yake ya kwanza, alijua kwamba alitaka kujiingiza anthropolojia kama kazi ya muda wote na kuanza kufanya kazi kwa bwana wake na udaktari katika anthropolojia ya kibaiolojia.

Eneo la Anthropolojia: Kwa Molly jambo la kuvutia zaidi kuhusu anthropolojia ya kibiolojia ni habari ambayo mifupa inaweza kutuambia. Awali alivutiwa na kile historia ya ugonjwa inaweza kutuambia kuhusu maisha ya watu zamani, lakini alipokuwa akifanya kazi na wanaanthropolojia wa kibaiolojia, mtazamo wake ulibadilika kuelewa jinsi mageuzi yanaweza kuathiri sura ya mifupa tofauti.

Alipata shahada yake ya kwanza kutoka Chuo Kikuu cha Johns Hopkins huko Baltimore, Maryland, na shahada yake ya uzamili kutoka Chuo Kikuu cha Florida, ambapo kwa sasa ni mgombea wa PhD Maslahi yake ya utafiti ni pamoja na anatomy ya kulinganisha, morpholojia ya fuvu, na elimu ya sayansi ya Yeye ni zaidi nia ya jinsi morphology fuvu inatofautiana ndani na kati ya aina na jinsi ni wanashikiliwa na mambo kama vile mageuzi na mazoea kuchagua uzalishaji. Utafiti wake wa awali ulilenga tofauti katika morpholojia ya fuvu katika mbwa iliyoundwa na uteuzi bandia kwa kupunguza usoni. Utafiti wake dissertation sasa inalenga katika utafiti kulinganisha ya kupunguza usoni katika popo, nyani, na mbwa.

Mafanikio katika Field: Kwa Molly mafanikio yake muhimu katika uwanja wa anthropolojia imekuwa katika elimu na ufikiaji. Katika muda wake wote katika shule ya kuhitimu, alihusika katika ziara za shule, akifanya kazi na walimu ili kuwezesha kuingizwa kwa mageuzi ya binadamu katika mitaala zilizopo za sayansi. Amezingatia hasa kuwasaidia waelimishaji kupata vifaa vya kufundisha ambavyo ni pamoja na kiutamaduni na msikivu. Ameongoza warsha nyingi za maendeleo ya kitaaluma kwa walimu juu ya mada hiyo na ametembelea madarasa kadhaa mawili na aliingiliana na wanafunzi zaidi ya 1,200 katika miaka minne iliyopita. Kufanya sayansi kupatikana kwa waelimishaji wa K-12 ni sehemu muhimu sana ya kuwa mtafiti, na anaamini kila mtu katika wasomi wanapaswa kujitahidi kuwa wawasilianaji wa sayansi bora.

“Kujifunza anthropolojia ya kibaiolojia hutusaidia kuelewa vizuri hadithi yetu ya asili kama spishi. Inatusaidia kutambua kwa nini anatomy yetu ni njia ambayo ni, jinsi mabadiliko ya kimaadili baada ya muda yanaweza kutokea, na kwa nini tuna tofauti ya maisha duniani. Tu kuwa na uwezo wa kutambua na kutambua anatomy yetu ni nusu tu changamoto - muhimu zaidi ni kuelewa kwetu kwa nini sifa mbalimbali ni adaptive, jinsi muundo inahusiana na kazi, au kwa nini iliyobaki sifa anatomical bado kuendelea katika mwili wetu hadi leo.”

Uchaguzi wa asili na Tofauti za Binadamu: Je, Binadamu Bado wanaendelea?

Tofauti ya kibinadamu inahusishwa na mchanganyiko wa mambo ya mazingira na maumbile, ikiwa ni pamoja na hali ya kijamii, ukabila, umri, lishe, ubora wa maisha, upatikanaji wa afya, kazi na kazi, nk Kama ilivyoelezwa katika Sura ya 1, anthropolojia inachangia ufahamu wengi katika kujenga jamii ya rangi na athari za makundi ya rangi zina juu ya maisha ya watu. Mtazamo katika sura hii ni jukumu la uteuzi wa asili katika tofauti za kibinadamu.

Mabadiliko kadhaa yanahusishwa na zama za Neolithic na kupanda kwa kilimo karibu miaka 10,000 hadi 8,000 iliyopita. Wengi wamebainisha kuwa mabadiliko wakati huu hakuwa na athari nzuri juu ya afya ya binadamu na mazingira. Hypothesis ya kutofautiana ya mabadiliko inapendekeza kwamba miili yetu inafaa zaidi kwa mazingira ambayo tumetumia mengi ya historia yetu ya mabadiliko, ambayo ni tofauti sana na mazingira tunayoishi leo (Li, van Vugt, na Colarelli 2018).

Binadamu walibadilika kwa miaka milioni moja kama wawindaji-wakusanyaji. Leo, miili ya binadamu bado inajaribu kukabiliana na chakula kikubwa cha nafaka kilicholetwa na kilimo, chakula kinachojulikana na tofauti ndogo na viwango vya chini vya lishe kuliko ile ya wawindaji wa kawaida. Ukosefu usio kamili wa mabadiliko haya umewafanya watu waweze kuambukizwa na magonjwa kadhaa na upungufu wa lishe. Uvumilivu wa Lactose ni mfano mkuu. Ufugaji wa ng'ombe na kunywa maziwa ya ng'ombe ulianza wakati wa kilimo, si muda mrefu sana uliopita katika historia ya mabadiliko. Kwa sasa asilimia 65 ya wanadamu hawawezi kuchimba maziwa ya ng'ombe. Caries ya meno (cavities) ni tatizo lingine linalohusishwa na mabadiliko katika mlo unaohusishwa na kilimo. Milo ya msingi ya nafaka na ya juu ya sukari inayohusishwa na kilimo ni tofauti sana na chakula cha wawindaji wa wawindaji. Wala miili yetu wala bakteria katika midomo yetu hakuwa na muda wa kukabiliana kikamilifu na mabadiliko haya.

Mwingine kukabiliana na hali ambayo yalifanyika wakati wa Neolithic ni kuhusiana na tofauti katika rangi ya ngozi. Binadamu ambao waliondoka Afrika na kukaa katika Ulaya kuhusu miaka 40,000 uwezekano mkubwa alikuwa na ngozi nyeusi na viwango vya juu vya melanini, ambayo hutoa ulinzi dhidi ya mionzi ultraviolet data mpya inathibitisha kuwa karibu miaka 8,500 iliyopita, wawindaji wa mapema nchini Hispania, Luxemburg, na Hungaria pia walikuwa na ngozi nyeusi. Rangi ya ngozi ni kukabiliana na mionzi ya ultraviolet, na tani tofauti zinazotoa faida tofauti, kulingana na umbali wa mtu kutoka kwa equator. Kama binadamu walihamia kwenye Ulimwengu wa Kaskazini, walikuwa wazi kwa mionzi ya chini ya ultraviolet, ambayo pia ilimaanisha kunyonya kidogo ya Vitamini D inahitajika kwa mifupa yenye nguvu na kazi nyingine muhimu za kinga. Ili kulipa fidia kwa hasara hii na kuruhusu uwezekano mkubwa wa mionzi ya ultraviolet, rangi ya ngozi ikawa nyepesi.

Mfano mwingine wa tofauti za binadamu kutokana na kukabiliana na mazingira unaweza kuonekana katika wakazi wa asili katika Andes, Tibet, na nyanda za juu za Ethiopia. Kila moja ya makundi haya matatu inakabiliwa na changamoto sawa ya mazingira, kuishi katika mazingira ya chini ya oksijeni, na wameitikia kwa marekebisho ya kipekee. Watibeti hulipa fidia kwa viwango vya chini vya oksijeni kwa kuchukua pumzi zaidi kwa dakika kuliko watu wanaoishi katika usawa wa bahari. Wale wanaoishi katika miinuko ya juu katika Andes wamepatikana kuwa na viwango vya juu vya hemoglobin katika damu yao kuliko watu wengine. Waethiopia wanaoishi kwenye miinuko ya futi 9,800 hadi 11,580 hawana hata marekebisho hayo. Maelezo kuhusu jinsi nyanda za juu za Ethiopia zinavyostawi katika mazingira yao bado ni siri.

Kielelezo 5.34 Bonde katika Andes karibu na Ollantaytambo, Peru. Watu wa kiasili wanaoishi kwenye miinuko ya juu katika Andes wamepatikana kuwa na viwango vya juu vya hemoglobin katika damu yao kuliko watu wengine. (mikopo: “Snows ya Andes” na David Stanley/Flickr, CC BY 2.0)

Sura hii imechunguza baadhi tu ya utofauti mkubwa wa kibaiolojia na kiutamaduni wa Homo ya jenasi. Tofauti hii imeibuka katika kukabiliana na mazingira magumu sana na ya kutofautiana yanayohusiana na mambo kama vile yatokanayo na mionzi ya UV, viwango vya chini vya oksijeni kwenye urefu wa juu, mabadiliko katika chakula kutokana na uwindaji au mazoea ya kilimo, kutengwa kwa kijiografia katika wakazi wa kisiwa, na tofauti ya hali ya hewa na joto. Jenasi ya Homo imethibitisha kuwa imara na inayoweza kubadilika katika kukabiliana na mazingira yoyote au changamoto ambayo imekabiliwa nayo. Tofauti ni ufunguo wa kuishi. Wakati wanasayansi kutambua kwamba tofauti ya kibaiolojia na kiutamaduni imechangia sana mageuzi yetu ya binadamu, aina ya binadamu sasa inakabiliwa na wakati ambapo tunapaswa kutafakari swali ngumu: Kwa kiasi gani mafanikio yetu kama aina kuhatarisha maisha ya aina nyingine na afya ya sayari sisi wote wito nyumbani?

Shughuli za Mini-Shamba

Kutambua kisukuku

Fikiria kwamba umegundua tu mafuta ya hominin na baadhi ya sifa zilizoorodheshwa hapa chini. Andika kila moja ya sifa kwenye kadi na shuffle yao pamoja. Kisha, kufanya kazi katika kikundi, uamua ni sifa gani zilizo katika kundi la Homo na ambazo ni katika kundi la Australopithecus. Ni jina gani la kisayansi (jenasi/spishi) ungependa kutoa, na ni vigezo gani ulivyotumia? (Kumbuka: Hii ni mafuta halisi ya hominin!)

• Ubongo sawa katika sura na muundo wa akili za kisasa za binadamu
• Mikono inafaa kwa matumizi ya chombo
• Taya ndogo na meno
• Molar ya tatu kubwa kuliko molars nyingine (hupatikana katika australopithecines na baadhi ya spishi za awali za Homo)
• Fuvu umbo zaidi kama H. erectus au H. habilis
• Keel sagittal (kama inavyoonekana katika H. erectus) —kijiji kidogo kilichoinuliwa juu ya fuvu
• Bipedal na kutembea na gait binadamu
• Miguu kama ya kibinadamu yenye matao na vidole
• Kuwaka vile vya pelvis (primitive)
• pana ubavu ngome
• Sehemu ya chini ya pelvis kama wanadamu wa kisasa
• Ubunifu mdogo (EQ 4.5)
• Fuvu linaonyesha prognathism (uso unaoendelea)
• Msimamo wa bega wa kwanza unaonyesha uwezekano wa kupanda na kugeuza
• Vidole vidogo (Je, hiyo inashauri nini?)

Rasilimali za ziada

Wakati wa kuona na ramani

Atlas ya Mageuzi ya Binadamu imeweka ramani ya maingiliano ya kirafiki ya mtumiaji juu ya maendeleo ya Homo sapiens.

Taasisi ya Smithsonian ya Binadamu Evolution Interactive Timeline hutoa maelezo ya maingiliano ya hatua muhimu na aina za aina.

Ushirikiano wa chawa na wanadamu

David Reed, mtunza mshirika wa wanyama katika Makumbusho ya Florida ya Historia ya Asili, hutoa maelezo ya utafiti wake kwa watazamaji wa jumla.

Magazine ya Smithsonian inachunguza sababu na faida zinazowezekana za kupoteza nywele za binadamu.