Znanost

Rekonstrukcija genoma praoca svih sisavaca

Igor Berecki petak, 7. listopada 2022. u 06:00

Prije dvjestotinjak milijuna godina, naš praotac (pramajka?), zajednički predak svih današnjih sisavaca vjerojatno je izgledao poput minijaturnog, uspaničenog mješanca krtice, mravojeda i štakora

U davna, davna vremena, iza sedam mora i sedam gora, prije nekih 180.000.000 godina, živio je prasisavac, najraniji poznati predak svih ostalih sisavaca na Zemlji.

Od njega su se razvili veeeliki slon i kit, maleeecki miševi i rovčice, i deve, mrzovoljni nosorog, pitoma koala, vesele quokke (ako ih još niste googlali, učinite to!), pa čak i najljepši i najpametniji sisavci – mi.

Prehrana majčinim mlijekom u vrijeme karbona

Lik tog našeg najstarijeg člana obitelji rekonstruiran je na temelju genetičkih analiza, a artistička rekonstrukcija njegovog izgleda prikazuje ga kao uspaničenog krznaša s paćeničkim izrazom krivnje i grižnje savjesti.

Isprepadani štakoroliki praotac: Morganucodon watsoni, pretpovijesni minijaturni dlakavac, obličjem najbliži onome kako je vjerojatno izgledao predak svih suvremenih sisavaca na Zemlji
Isprepadani štakoroliki praotac: Morganucodon watsoni, pretpovijesni minijaturni dlakavac, obličjem najbliži onome kako je vjerojatno izgledao predak svih suvremenih sisavaca na Zemlji

Iskreno govoreći, da sam na mjestu tog pretpotopnog kržljavca, i ja bih osjećao krivnju i grižnju savjesti: da se nije svojedobno odlučio odvojiti od primitivnijih životinjskih vrsta, danas ne bismo poznavali sve strašne povijesne tragedije za koje znamo. On je dakle temeljni, korijenski krivac i za prometne krkljance u pola četiri popodne i za tripartitnu mržnju između vozača automobila, biciklista i pješaka, baš kao i za iritantne oglase što iskaču usred YouTube videa.

Sisavci su se prije nekih 300-tinjak milijuna godina odvojili od ostatka carstva kralježnjaka u razdoblju karbona. Razgraničenje i osnovnu razliku od riba, gmazova, ptica i vodozemaca činili su krzno (ili barem izraženije dlake), tri slušne koščice u srednjem uhu, kvalitativna nadogradnja u mozgu (neokorteks), te trbušno-prsne žlijezde namijenjene hranjenju potomstva tekućom hranom iz vlastite proizvodnje - mlijekom.

Komparativna analiza genoma

U to vrijeme, biti sisavac značilo je imati recept za dugoročno evolucijsko preživljavanje u okrutnoj konkurenciji: od te točke razgraničenja, klasa sisavaca se razgranala u bezbroj različitih smjerova i na kraju je praktički preuzela veći dio našeg planeta. Neki su se ukopali u podzemlje, drugi su zasnovali svoj dom u ravnicama, treći su se poput naših predaka primata popeli na drveće ili su pak prepoznali prednosti uzgona kao protivnika gravitacije, pa se vratili u pradomovinu života na Zemlji - u oceane, u kojima su evoluirali u neka od najvećih stvorenja koja su ikada živjela na Zemlji.

Razvojno stablo sisavaca, infografički prikazano kao krug iz čijeg pretpovijesnog središta u razdoblju karbona (crni ogranci) započinje evolucijska ekspanzija sisavaca sve do današnjih dana njihove (i naše) planetarne vladavine
Razvojno stablo sisavaca, infografički prikazano kao krug iz čijeg pretpovijesnog središta u razdoblju karbona (crni ogranci) započinje evolucijska ekspanzija sisavaca sve do današnjih dana njihove (i naše) planetarne vladavine

No, unatoč toliko šarolikoj raznovrsnosti izgleda, životnih stilova i staništa suvremenih sisavaca, genetičari tvrde da svi današnji sisavci daleko u povijesti imaju jednog jedinog zajedničkog pretka. Premda se o tom prapradjedu svih pasa, dupina, bodybuildera, goveda i političara vrlo malo zna, međunarodni tim istraživača uspio je računalno rekonstruirati strukturu i organizaciju njegovog genoma, redoslijeda genetičkih kodova zapisanih u zavojitoj formaciji ribonukleinskih kiselina ukopanih unutar stanične jezgre.

Predvođen stručnjacima za evoluciju i ekologiju s UC Davis, tim je analizirao visokokvalitetne sekvence genoma 32 suvremene vrste sisavaca (uključujući ljude, morske krave, šišmiše, pangoline, zečeve i vombate), istovremeno analizirajući genome kokoši i kineskih aligatora kao usporednih životinjskih skupina izvan klase sisavaca.

Mutacije kao pokretači evolucije

Istraživački je tim pronašao 1215 blokova gena koji se dosljedno pojavljuju u sva 32 promatrana genoma sisavaca, kako svojim redoslijedom tako i lokacijom na istom kromosomu. Iz toga su, korištenjem retrogradne računalne analize, zaključili da je naš zajednički predak imao 21 par kromosoma, 19 parova autosomnih i dva para spolnih kromosoma. Između tih dobro očuvanih, stabilnih, konstantnih dijelova genoma nalaze se odsječci koji su promjenjivi, nestabilni -- podložni lomovima, dupliciranju i preraspodjelama, dakle onim promjenama koje zajedničkim imenom nazivamo mutacije (genske varijacije).

A genske mutacije su pokretačka snaga napretka, poboljšanja, evolucije: ako se u potomstvu pojavi letalna mutacija nespojiva sa životom (npr. okoti se mladunče bez vitalno važnog dijela mozga, srca, pluća…), takva životinja će odmah uginuti, a njenom smrću će iz genskog poola te životinjske vrste nestati i ta mutacija. No, ako se mutacija pokaže korisnom za preživljavanje (npr. okoti se mladunče dužih, ubojitijih očnjaka, koje izraste u odraslu jedinku s boljim učinkom u lovu i prehrani), takva životinja će prenijeti „dobar“ gen na svoje potomke i „pogurali“ evoluciju vrste u smjeru poboljšanja. Što je unutar neke životinjske vrste veći broj mutacijskih preslagivanja, to je njihov evolucijski napredak brži i raznovrsniji.

"Jaooo, Darinka, odosmo svi skupa u vražju mater! Sad će nam onaj patuljasti štakoroliki komšija useliti u vikendicu!"
"Jaooo, Darinka, odosmo svi skupa u vražju mater! Sad će nam onaj patuljasti štakoroliki komšija useliti u vikendicu!"

Prateći ta preslagivanja, mutacijske promjene koje su se tijekom vremena događale s genomom razvojnih linija životinjskih vrsta, istraživači su mogli mjeriti količinu genetskih preslagivanja u različitim pretpovijesnim razdobljima. Primjerice, kod sisavaca je opažen nagli porast količine genetskog preslagivanja prije oko 66 milijuna godina, točno u doba kada je udar asteroida okončao vladavinu dinosaura i usmjerio put kojim će sisavci izrasti u dominantnu životinjsku skupinu na Zemlji. Nestankom njihovog tada najvećeg prirodnog neprijatelja – velikih predatorskih mesojednih reptila – sisavci su iznenadno dobili „otvoren prostor“ za brz, raznovrstan i praktički nesmetan evolucijski napredak.

Od tada naovamo, nama sisavcima smo najveći neprijatelji postali jedino mi, sisavci.
A ako se naposlijetku uzajamno uništimo, biosfera naše planete će se vjerojatno resetirati do razine vladavine žohara.
No, bez brige: toj sramoti ionako nećemo svjedočiti uživo.

 

 

Igor „Doc“ Berecki je pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Pobornik teorijske i praktične primjene medicine i znanosti temeljene na dokazima, opušta se upitno ne-stresnim aktivnostima: od pisanja znanstveno-popularnih tekstova i objavljivanja ilustracija u tiskanom izdanju časopisâ BUG, crtkanja računalnih grafika i primijenjenog dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, fejsbučkog blogiranja o životnim neistinama i medicinskim istinama, sve do kuhanja upitno probavljivih craft-piva i sasvim probavljivih jela, te neprobavljivog sviranja bluesa.