Evoluční historie našeho vlastního druhu fascinuje biology už od časů Charlese Darwina. Svante Pääbo do ní vnesl víc světla než málokdo jiný. Místo obvyklých kostí zkoumá DNA. „Jeho objevy objasňují genetické rozdíly, které odlišují všechny žijící lidi od vyhynulých homininů, a poskytují tak základ pro zkoumání toho, co nás činí jedinečnými lidmi,“ píše se ve zprávě k udělení letošní Nobelovy ceny v oboru medicína a fyziologie. Jako homininy označují vědci naše nejbližší příbuzné; z žijících druhů k nim vedle nás patří jen oba druhy šimpanzů.
Výzkum pravěké DNA je náročný. V lidské dědičné informaci najdeme geny, jejichž původ se dá vystopovat až k počátkům života. Samotná DNA však příliš trvanlivá není. Její kostru tvoří molekuly cukru deoxyribózy navzájem pospojované kousky kyseliny fosforečné. Ke kostře jsou připojené takzvané báze neboli nukleotidy. A v jejich pořadí je zapsaná vlastní genetická informace.
Objevil neandertálce v nás. Nobelovu cenu za lékařství získal švédský evoluční genetik Svante Pääbo |
Nukleotidy mají sklon podléhat změnám. Kostra se láme. V buňkách proto najdeme množství enzymů, jež DNA neustále opravují. Třeba záplatují poškození způsobené ultrafialovým zářením. Bez nich DNA degraduje. Po několika málo tisících let je nečitelná.
Rodokmen z DNA
Když se povedlo izolovat první vzorky DNA z pozůstatků našich nejbližších vyhynulých příbuzných – neandrtálců –, genetikové byli skeptičtí. Neandrtálci totiž vymřeli před 37 tisíci lety. Panovalo přesvědčení, že jejich DNA je příliš degradovaná. Svante Pääbo přesto zasvětil svou vědeckou kariéru jejímu studiu. Jako první se soustředil na výzkum DNA z mitochondrií, což jsou mikroskopické válečky v našich buňkách. Odehrává se v nich nejdůležitější část procesu dýchání. Mitochondrie byly kdysi dávno samostatnými bakteriemi, proto mají vlastní DNA. Skvěle se hodí k evolučním výzkumům. V buňkách je jí totiž spousta kopií. Navíc je náchylná k mutacím.
Dejme tomu, že biologové chtějí porovnat příbuznost mravenečníka, ptakopyska a chobotnice. Vezmou jejich mitochondriální DNA a srovnají ji kupříkladu s DNA květáku. I květák měl totiž se všemi zmíněnými tvory kdysi společného předka.
V DNA z mravenečníka a ptakopyska najdou výzkumníci oproti květáku jen tři nové mutace. V DNA z chobotnice pět. Mravenečník a ptakopysk jsou si proto navzájem příbuznější než s chobotnicí. Je to celé o dost komplikovanější. Princip však sedí.
Neandertálský genom
Svantemu Pääboovi a jeho spolupracovníkům se v roce 1990 povedlo izolovat mitochondriální DNA neandrtálce a porovnat ji s DNA moderního člověka a šimpanze. Byl to úžasný úspěch. Pääbo však měl ještě větší ambice. V roce 2003 se genetikům povedlo přečíst naprostou většinu lidského genomu – přesněji to bylo zhruba 85 procent. O šest let později Pääboův tým ohlásil přečtení genomu neandrtálce.
„Když porovnáte dva lidské genomy, najdete rozdíl někde mezi každými dvanácti až čtrnácti tisíci nukleotidy,“ vysvětlil Svante Pääbo v přednášce na Kalifornské univerzitě. „Podíváte-li se třeba na šimpanze, uvidíte zhruba desetkrát víc rozdílů. Řádově je to o jeden rozdíl na každou stovku bází,“ dodal.
Tajemní denisované
Z počtu rozdílů se dá též vypočítat, kdy žil poslední společný předek srovnávaných druhů. Základní předpoklad takových výpočtů je, že se mutace objevují náhodně a s neměnnou rychlostí. Ale to nemusí platit vždy.Pääboův tým touto metodou vypočítal, že neandrtálci a lidé se oddělili asi před osmi sty tisíci lety.
Možná ještě zajímavější však byl jiný objev. „Lidé moderního typu, kteří jsou přímými předky každého na naší planetě, se objevili v Africe někdy před dvěma až čtyřmi sty tisíci roky,“ prohlásil Pääbo s tím, že šířit z Afriky se začali teprve před sto tisíci lety. Mířili do Eurasie. Ovšem ta už byla obsazená – na jejím území žili neandertálci. Podle zjištění Pääboova týmu se s nimi naši předkové křížili. Dnešní obyvatelé Evropy a Asie nesou ve svém genomu něco mezi jedním až čtyřmi procenty neandrtálské DNA. U lidí z Afriky je obvykle nenajdeme.
To ale není všechno. V roce 2008 našli archeologové v jeskyni Denisova v pohoří Altaj v centrální Asii článek prstu mladého děvčete. Ten se dostal do Pääboovy laboratoře. Genetická analýza odhalila, že dívka patřila k dosud neznámému druhu či poddruhu člověka. Pro tyto lidi se ujalo označení denisované. Naprostá většina informací, které se dosud podařilo získat, pochází z jejich DNA. Zatímco neandrtálci žili v západní části Eurasie, denisované obývali její východ. Denisované se stejně jako neandrtálci křížili s moderními lidmi. Obyvatelé Melanésie a jihovýchodní Asie nesou ve své dědičné informaci asi šest procent denisovanské DNA. Naši předkové proto nejspíš uměli žít.
