Zvětšit obrázek

Efekt „hrdla láhve“ (bottleneck). Při snížení počtu populace pod určitou mez hrozí vyhynutí. Když se takové populaci podaří utéci hrobníkovi z lopaty, zanechá taková událost po sobě stopu v podobě zúžení genetické diverzity. Tu si pozůstalí příbuzní nesou ve svých genomech do dalších generací.

Říká se, že historii píší vítězové, čímž se má na mysli její přebarvování narůžovo. My lidé (jako druh) jsme vlastně také vítězové. Zatím nám ale korektury genomu moc dobře nejdou a tak v každé buňce s sebou stále taháme i stopy událostí poněkud nás dehonestujících. Kromě doložení techtlímechtlí s Neandrtálci, což nám zanechalo 4 % procenta jejich genů v našem genomu, to je nově odhalená památka na preference našeho pohlavního výběru. Místo školometsky omílané udatnosti, zdatnosti či síly, hrály rozhodující roli v sexu bohatství a moc. A to už v době, kdy jsme ještě neznali ani bronzovou sekyrku.


Genetika kdysi začínala u svraštělých zrnek hrachu a byla záležitostí jednotlivců, jakým byl Řehoř Mendel. Postupně se přecházelo na týmovou práci a zásluhou dvojky Watson – Crick, jsme získali představu, jak to v té naší DNA máme všechno pěkně nalinkováno. A tak se nám začíná dařit řadu věcí předvídat a něco málo z toho i léčit. Do strategického směru výzkumu, za něhož je genetika považována, jde peněz čím dál tím více a nynější výčet autorů na publikacích je často už delší, než samotné popsání výsledku.

Melissa Wilson Sayres, Arisona State University: „Některé populace jsou náchylné k určitým genetickým poruchám, jiné nikoliv. K porozumění lidskému zdraví v celosvětovém měřítku, je naší globální genetickou minulost dobré odhalit a pochopit.“

Budoucnost začíná v minulosti
Rovná stovka výzkumníků ze 66 institucí v sedmi oblastech na pěti kontinentech se pustila do dělání výtěrů. Vatičkou namotanou na špejli z vnitřní strany tváře, dobrovolníkům odebírali vzorky v nichž jsou i bílé krvinky. Z těch se snadno izoluje DNA. Pak spojenými silami svých sekvenátorů provedli exkurzi do let dávno minulých. Umožnil jim to biologický stroj času, přezdívaný molekulární hodiny. Měří čas mírou  mutací. Ta je totiž v určitém časovém období pro daný druh konstantní. Přitom platí, že čím širší (početnější) základna, tím jsou následné populace, co do mutací, různorodější. A naopak. Takovým porovnáním změn vršených mutacemi si posvítili až do pozdního neolitu.

Chromozomy versus mitochondrie
V buňkách máme jádro a v tom máme zapsáno co se má kdy spustit a nebo vypnout. V cytoplazmě máme ale také individualistky, které jádru nepodléhají - mitochondrie. Přezdívá se jim špinavé provozy, protože jsou malými elektrárnami zajišťujícími buňce energii. Dělají při tom hodně nepořádku ve formě radikálů, ale život se bez energie neobejde a tak mitochondrie mají v buňkách ženy i muži. Svěřili jsme jim hodně autonomie, dokonce mají povolení se množit. K tomu jim slouží jejich vlastní DNA (ne ta, co jí máme v jádrech buněk). Je krátká a genů v ní je málo. Přesto se nám mužům nezamlouvá. Máme proč. Když dojde na sex, tváříme se, jako by ani neexistovaly a do spermií jejich DNA nedáváme. Možná proto, aby jejich hlavičky byly co nejmenší a v konkurenci sprintu s tím nejdůležitějším, obstály.

Zvětšit obrázek

Starověké skalní kresby (petroglyfy), včetně jednoho, který znázorňuje zemědělce využívajícího skot. Ke zvýšení genetické diverzity žen a jejímu poklesu u mužů, došlo v různých částech světa právě v době, kdy se z lovců a sběraček stali usedlí zemědělci. Foto: Olof Ekström, 2003, Wikimedia Commons

Někdo to ale udělat musí a tak jsme předávání mitochondriální DNA nechali na ženách. Předávají je na potomstvo spolu s cytoplazmou celého velkého vajíčka, takže jim to problém nedělá. Jak by možná řekli staromilci, mitochondriální DNA se dědí po přeslici, ale samozřejmě to neznamená, že by o svou porci mitochondriální DNA byli mužští následníci trůnu ochuzeni. I oni jí dostávají s cytoplazmou vajíčka. Tady někde pramení mužská nevole k mitochondriální DNA. Naše ratolesti tím pádem poněkud více k obrazu svému, formují naše drahé polovičky.

Smutní z toho být ale nemusíme. V případě mitochondriálních genů se jedná o méně intelektuální záležitosti. V podstatě jde o energetické záležitosti buněk, jakési udržování tepla rodinného krbu. Samozřejmě, že poruchy v tomto separátním systému běžícím samostatně a bez dozoru vrchního jaderného velitelství, nás mohou nemile potrápit. To je ale jiná kapitola a dnes nemoci necháme stranou. Pro naší cestu do pravěku jsou zajímavější vzory a počty mutací neutrálních. Jsou takovým zrcadlem dění v „ženské minulosti“. My, muži, si nemusíme zoufat nad ztrátou kontroly nad mitochondriální DNA. Máme cafourek, který zase chybí ženám. Podobně, jako je tomu s „ženskou“ mitochondriální DNA, tento prcek zase vyloženě žaluje jen a jen, na nás. Genetici mu říkají Y chromozom.

Bonzování

Zvětšit obrázek

V době před čtyřmi až osmi tisíci lety počet mužů v reprodukci nebezpečně klesl, zatímco počet žen dál utěšeně rostl. Kredit: Sabine Deviche

Molekulární hodiny tikají jak v jaderné, tak mitochondriální DNA. Obě toho na lidskou rasu už hodně prozradily. Například jak to s námi vypadalo, když nás posedlo cestování a již „po dvou“ jsme se ze své africké kolébky vydali kolonizovat svět. Ti, co věří v evoluci hovoří o druhu Homo sapiens. Stačilo u něj  málo a místo nás tu byli jen šimpanzi, orangutani, gorily. Homo erectus, ani Homo neanderthalensis, takovou kliku neměli.  Ze „stromečku“ genetických dat lze odvodit i dobu genetické separace různých skupin (vzdálenost od „rozdělení“). Množství výhonků na jednotlivých haluzích zase odpovídá geografické, či jiné separaci a také růstu populace. Z toho všeho už víme, že v období před 100–50 tisíci lety klesl celkový počet lidí na planetě schopných se rozmnožovat, možná až na pouhých deset tisíc dospělých jedinců. Ztenčení a oslabení populace se říká hrdlo láhve (bottleneck). Patent na něj nemáme jen my, rozbory genotypů jiných tvorů ukazují, že náhody si pohrávaly s řadou z nich.  
Za naším nejrizikovějším populačním poklesem stál asi výbuch Toby. Sopky na ostrově Sumatra, k jejíž extrémně silné erupci došlo před 71 tisíci lety. Připravila nám roky bez léta a následný spad vulkanického popela pokryl jižní Asii vrstvou popela o výšce asi patnáct centimetrů. Utrpěla fotosyntéza na celé planetě, jihovýchodní Asie se téměř odlesnila, narušily se potravní řetězce a Zemi postihla vulkanická zima. Asi šest let hladu nás natlačila do hrdla tak úzkého, že nynějších více než 7 miliard lidí má nejspíš původ v pouhých několika tisících jedinců. Jen ti si našli partnera a byli na tom s výživou tak dobře, že byli schopni vychovat potomka. Tento bottleneck s extrémním poklesem genetické variability se nám naštěstí podařilo nějak překlepat a variabilita genomu se začala postupně zase zvyšovat. Samozřejmě, že již bez alel, které vymřely spolu se svými nositeli, kteří měli smůlu. Od pohromy (mezi 40-50 tisíci lety), nás dál teoreticky už nemělo nic zásadního potkat. Jenže!  Partě okolo Melissy Wilson Sayresové z ASU nyní vyšlo, že v době před 4000 až 8000 lety nás potrefily další bottlenecky.  A světe div se, v době všeobecného neolitického rozkvětu.

Hrdlo v době hojnosti
Neolitem označujeme dobu, kdy nám začalo docházet, že být nomádem není to, po čem bychom snili. Před asi 4000 až 8000 lety jsme se začali usazovat a stávali se z nás zemědělci. Přestali jsme trávit tolik času honěním se za mamuty a zbylo ho víc na honění se za ženskými. Jejich tvarům šla pravidelná strava také k duhu a tak na rozdíl od jiných revolucí, tu neolitickou, doprovázel baby boom. Do doby relativního hodokvasu ale zjišťovaný bottleneck jaksi moc neštimuje. A ještě divnější na tom všem je, že do něj měli spadnout jen muži. Mitochondriální DNA totiž pokles žen nesignalizuje. Naopak!

Zvětšit obrázek

Znalci říkají, že nejsilnějším afrodisiakem je Porsche a zlatá kreditka. V době neolitu mohl stejně dobře fungovat tažný vůl a naleštěný tlouk za pasem.

Jak to, že hezčím polovičkám se daří, lidská populace celkově roste a Y chromozom hlásí, že mužům hrozí vymření? Vědci si myslí, že pro to vysvětlení mají. Možná se prý i mužům tehdy dařilo obstojně, jen se ne všem dostávalo sexu. Pokles diverzity Y chromozomu je asi odrazem toho, že se společnost rozvrstvila a do práva na sex začaly mluvit postavení a moc. Není to tak hloupá myšlenka, jak by se mohlo zdát. Mocní k takovým tendencím vždy tíhnou, ostatně to není tak dávno, co si šlechta uzurpovala právo první noci...

K čemu je takové šťourání se v dávných intimnostech dobré? Prý nám to pomůže pochopit, proč je naše genetická variabilita taková, jaká je. A protože nepřestalo platit, že populace s velkou variabilitou mají lepší vyhlídky na zvládání pandemií, můžeme jen s lítostí konstatovat, že pradávná inklinace k harémovému uspořádání společnosti, nás vlastně jako druh poškodila a není pochyb o tom, že z hlediska dlouhodobého přežití, nás to oslabilo. Souvisí to s tím, čemu lidově říkáme, že Náhoda je blbec. V genetice se to projevuje tak, že klesá-li velikost populace, začnou se v ní držet i alely nevýhodných znaků, které by jinak z početnější populace konkurence a soupeření, rychle vymetly.  Kde je počet jedinců vstupujících do reprodukce malý, místo selekce se uplatňuje nahodilost a fixují se i nevýhodné alely genů. I proto si dnes nosíme dispozice k radostem, jako jsou Crohnova choroba, cystická fibróza, hemofilie, neuroblastom,... Ale nejen to. S tím, jak je nás stále více, se nám také zvyšuje riziko šíření pandemií a u těch je snížená diverzita rovněž ku škodě. Pradávné tendence našich předků nám tím budoucnost rozhodně neulehčily. Vinit z toho ale jen chtíč bohatých, by nemuselo být tak úplně fér. Nelze totiž vyloučit ani to, že se vše dělo  pod taktovkou žen. Dost možná, že už tehdy jim imponovala moc a přitahovalo bohatství.

Literatura
Arisona State University
A recent bottleneck of Y chromosome diversity coincides with a global change in culture Genom research,  April 2015 25: 459-466; doi:10.1101/gr.186684.114