Οι Νεάντερταλ μπορεί να ήταν νωρίς

Εάν φυσικά ξυπνάτε νωρίτερα το πρωί, μερικές πολύ παλιές γενε

τι

κές παραλλαγές μπορεί να κρύβονται πίσω από τα πρότυπα ύπνου σας. Τα εσωτερικά κιρκάδια ρολόγια των ανθρώπων μπορεί να επηρεάζονται εν μέρει από το γενετικό υλικό που άφησαν πίσω οι εξαφανισμένοι Νεάντερταλ. Τα ευρήματα περιγράφονται στο α

μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 14 Δεκεμβρίου στο

Βιολογία και Εξέλιξη Γονιδιώματος


και παρέχει ένα παράθυρο στο πώς οι κύκλοι ύπνου των Νεάντερταλ διέφεραν από τους πρώτους προγόνους μας. Μελέτες όπως αυτή θα μπορούσαν να είναι ένα βήμα προς την καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο το γενετικό υλικό από εξαφανισμένους ανθρωπίνους επηρεάζει τους σύγχρονους ανθρώπους.

Το σώμα μας ανταποκρίνεται στο περιβάλλον

Μοντέρνο

Homo sapiens

ίχνος τους

προέρχεται πριν από 300.000 χρόνια

. Τα βιολογικά χαρακτηριστικά σε αυτούς τους πρώτους ανθρώπους ήταν

διαμορφώνεται από περιβαλλοντικούς παράγοντες

όπως το φως του ήλιου ή το υψόμετρο. Πριν από περίπου 70.000 χρόνια, οι πρόγονοι των σύγχρονων ευρασιατικών ανθρώπων

άρχισε να μεταναστεύει από την Αφρική βόρεια προς την Ευρώπη και την Ασία

. Εδώ, γνώρισαν νέα περιβάλλοντα και περισσότερες εποχιακές διακυμάνσεις τόσο στις θερμοκρασίες όσο και στο φως της ημέρας.

[Related:


Night owls can become early

birds

. Here’s how


.]

«Γνωρίζουμε επίσης από άλλα είδη που ζουν σε μεγάλες περιοχές γεωγραφικού πλάτους ότι τα κιρκάδια ρολόγιά τους προσαρμόζονται συχνά στις διαφορές στους κύκλους φωτός/σκότους», συν-συγγραφέας της μελέτης και υπολογιστικός βιολόγος του Πανεπιστημίου της

Καλιφόρνια

στο Σαν Φρανσίσκο.

Tony (John) Capra

λέει

PopSci

. «Συγκεκριμένα, σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη υπάρχει μεγαλύτερη εποχιακή διακύμανση στους κύκλους φωτός/σκότους κατά τη διάρκεια του έτους από ό,τι σε περισσότερα γεωγραφικά πλάτη του ισημερινού».

Συνάντησαν επίσης διαφορετικούς τύπους πρώιμων ανθρωποειδών καθώς έφευγαν από την Αφρική, συμπεριλαμβανομένων των Ντενίσοβαν και των Νεάντερταλ. Οι διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες σε αυτές τις βόρειες ηπείρους σήμαιναν ότι οι Νεάντερταλ και οι Ντενίσοβαν είχαν διαφορετικές γενετικές παραλλαγές από αυτές που έβγαιναν από την Αφρική. Όταν άρχισαν να διασταυρώνονται με τους Νεάντερταλ πριν από περίπου 50.000 χρόνια, δημιούργησε τη δυνατότητα στους ανθρώπους να αποκτήσουν μερικές από τις γενετικές παραλλαγές που ήταν ήδη προσαρμοσμένες σε αυτό το περιβάλλον.

Ποια γονίδια μένουν και ποια γονίδια φεύγουν

Χονδρικά

δύο τοις εκατό του σημερινού ευρασιατικού γονιδιώματος

προέρχεται από γενετικές παραλλαγές του Νεάντερταλ, αλλά το δύο τοις εκατό ποικίλλει. Τα γονίδια του Νεάντερταλ έχει αποδειχθεί ότι επηρεάζουν το σχήμα της μύτης και ακόμη και την ευαισθησία στον πόνο. ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ

μπορεί να αφαιρέσει αυτή την παλαιότερη γενετική καταγωγή

που δεν θεωρείται ωφέλιμο για τους ανθρώπους καθώς εξελισσόμαστε. Ωστόσο, ορισμένες από τις παλαιότερες γενετικές παραλλαγές των ανθρωποειδών που παραμένουν στο σημερινό ανθρώπινο γονιδίωμα έχουν στοιχεία προσαρμογής. Για παράδειγμα,

Θιβετιανοί που ζουν σε μεγαλύτερα υψόμετρα

έχουν παραλλαγές που σχετίζονται με την ανοσολογική αντίσταση σε νέα παθογόνα, επίπεδα μελάγχρωσης του δέρματος, σύνθεση λίπους και διαφορές στα επίπεδα αιμοσφαιρίνης.

Στο

νέα μελέτη

, η Κάπρα και οι συνεργάτες της ήταν περίεργοι αν οι Νεάντερταλ που ζούσαν σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη μπορεί να είχαν γενετικές παραλλαγές που προσαρμόστηκαν στις αλλαγές του περιβάλλοντος για εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια. Αναρωτήθηκαν επίσης αν η διασταύρωση επηρέασε τη διακύμανση του κιρκάδιου ρυθμού που μπορεί να κάνει κάποιον να ξυπνήσει νωρίς.

[Related:


Sex, not violence, could’ve sealed the fate of the Neanderthals


.]

Οι ερευνητές εντόπισαν περίπου 200 γονίδια που σχετίζονται με το πώς το φως και η

θερμοκρασία

επηρεάζουν το κιρκάδιο ρολόι μας και περίπου 20 που είναι κρίσιμα για τα ίδια τα εσωτερικά μας ρολόγια. «Αποδεικνύεται ότι τα ίδια τα γονίδια είναι πολύ παρόμοια, αλλά αυτό που πραγματικά έχει σημασία είναι πόσο και πότε παράγονται», λέει ο Κάπρα.

Αφού εντόπισε αυτά τα γονίδια, η ομάδα διερεύνησε εάν οι παραλλαγές που μεταφέρθηκαν από τους Νεάντερταλ στους σύγχρονους ανθρώπους έχουν οποιεσδήποτε συσχετίσεις με τις προτιμήσεις του σώματος για εγρήγορση και ύπνο. Εξέτασαν γενετικά δεδομένα από το

UK Biobank

και διαπίστωσε ότι πολλές από τις παραλλαγές του Νεάντερταλ στους σύγχρονους ανθρώπους επηρεάζουν την προτίμηση ύπνου. Ειδικότερα, η τάση να ξυπνάτε νωρίς –ή το πρωί– έχει κολλήσει. Αυξημένη πρωινή είναι

σχετίζεται με ένα συντομευμένο κιρκάδιο ρολόι

που είναι πιθανότατα ωφέλιμο για όσους ζουν σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη. Το πρωινό έχει αποδειχθεί ότι επιτρέπει την ταχύτερη ευθυγράμμιση των εξωτερικών ενδείξεων ότι είναι ώρα να κοιμηθείτε ή να ξυπνήσετε, όπως οι αλλαγές στο ηλιακό φως.

«Χρησιμοποιήσαμε μεθόδους μηχανικής μάθησης για να προβλέψουμε από τις αλληλουχίες DNA του Νεάντερταλ πώς διέφεραν οι τρόποι με τους οποίους ενεργοποίησαν και απενεργοποίησαν τα κιρκαδικά γονίδια στους σύγχρονους ανθρώπους», λέει ο Κάπρα. «Γενικά, φαίνεται ότι η ύπαρξη ενός πιο γρήγορου ρολογιού οδηγεί τους ανθρώπους (και άλλους οργανισμούς) να ξυπνούν νωρίτερα και να προσαρμόζονται ευκολότερα στις εποχιακές διακυμάνσεις».

Αυτό το αυξημένο πρωινό μπορεί να ήταν εξελικτικά ωφέλιμο για τους προγόνους μας που ζούσαν σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη, επομένως οι γενετικές παραλλαγές που σχετίζονται με αυτό θα άξιζε να διατηρηθούν.

Υπόθεση

Sentinel

Η διερεύνηση της γενετικής πίσω από αυτό που κάνει μερικούς από εμάς πρώιμους πτηνούς και άλλους νυχτοκουκουβάγιες είναι μέρος μιας αναδυόμενης –αλλά δύσκολο να αποδειχθεί– εξελικτικής θεωρίας που ονομάζεται

υπόθεση φρουρού

. Θα μπορούσε να υπάρχει ένα εξελικτικό όφελος από την ύπαρξη ενός μείγματος προτύπων ύπνου και αφύπνισης και σε έναν δεδομένο ανθρώπινο πληθυσμό. Για να αυξηθούν οι πιθανότητες επιβίωσης, τα ζώα που ζουν σε ομάδες θα πρέπει να ανταλλάσσουν την παρακολούθηση, με

κάποιοι κοιμούνται ενώ άλλοι είναι ξύπνιοι

. Η συν-συγγραφέας της μελέτης και υπολογιστική βιολόγος του Πανεπιστημίου Vanderbilt Keila S. Velazquez-Arcelay εντόπισε μερικές γενετικές παραλλαγές που θα μπορούσαν να παρέχουν στοιχεία για αυτό.

«Η Keila ανακάλυψε μερικές γενετικές παραλλαγές που σχετίζονται με τον χρονοτύπο που έχουν ενδείξεις μακροπρόθεσμης επιλογής «εξισορρόπησης». Με άλλα λόγια, η εξέλιξη φαίνεται να προτίμησε να διατηρήσει την παραλλαγή σε αυτές τις τοποθεσίες», λέει ο Κάπρα.

Σε μελλοντική εργασία, η ομάδα από αυτήν τη μελέτη ενδιαφέρεται να δοκιμάσει τις επιδράσεις αυτών των γενετικών παραλλαγών του Νεάντερταλ στα κιρκαδικά ρολόγια στα κύτταρα. Σύμφωνα με τον Capra, η χρήση κελιών τους επιτρέπει να εισάγουν γρήγορα τις παραλλαγές του Νεάντερταλ και να αξιολογούν τα αποτελέσματά τους. Είναι επίσης περίεργοι να βρουν μοτίβα σε διαφορετικούς πληθυσμούς και να δουν εάν αυτή η τεχνική ανάλυσης μπορεί να εφαρμοστεί σε γονίδια που εμπλέκονται στη λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος, στη θερμορύθμιση και στον μεταβολισμό.