تستخدم دراسة جديدة الأدلة البروتينية المحفوظة في مينا الأسنان القديمة لإظهار أن التبادلات الجينية بين الأنواع البشرية المبكرة كانت أكثر تواترا بكثير مما كان يعتقد سابقا. ربما يكون الإنسان المنتصب، الذي عاش في شرق آسيا، قد نقل بعض المواد الوراثية بشكل غير مباشر إلى سكان جنوب شرق آسيا وأوقيانوسيا اليوم عن طريق التزاوج مع إنسان الدينيسوفان.
في معظم فترات القرن العشرين، كانت الأصول البشرية تُقارن في كثير من الأحيان بـ "شجرة تطورية" متفرعة بشكل أنيق: كان كل من أقرب أقربائنا فرعًا مستقلاً، وفي النهاية أصبح الإنسان العاقل فقط، الذي ظهر في أفريقيا، هو "العمود الفقري" الذي يستمر حتى يومنا هذا، ليحل محل جميع الأنواع البشرية الأكبر سناً بعد مغادرة أفريقيا. في الماضي، كان يُنظر إلى البشر القدماء مثل إنسان نياندرتال والإنسان المنتصب في كثير من الأحيان على أنهم "طريق مسدود للتطور" وكان يُنظر إليهم على أنهم لم يتركوا أي أحفاد بين البشر المعاصرين. ومع ذلك، خلال الثلاثين عامًا التي تلت مغادرة المؤلف للجامعة، انقلبت "نظرية الاستبدال الأنيق" هذه تمامًا في مواجهة الأدلة الجديدة من البيولوجيا الجزيئية وعلم الحفريات القديمة.
تتحدى ورقة بحثية نُشرت في مجلة Nature هذا الأسبوع من قبل فريق عالم الحفريات القديمة فو تشياومي من الأكاديمية الصينية للعلوم مرة أخرى رواية التطور الخطي هذه. واستخرج فريق البحث بروتينات قديمة من الأسنان الأحفورية للإنسان المنتصب منذ حوالي 400 ألف سنة، وحصل على معلومات بيولوجية فعالة لا يزال من الممكن استخدامها عندما يكون الحمض النووي قد تحلل بالكامل، وهو أمر لم يكن من الممكن تصوره تقريبًا قبل عقد من الزمن. تأتي عينات الأسنان هذه من ثلاثة مواقع في الصين - تشوكوديان (موقع "رجل بكين" الشهير)، وهيكسيان، وسونجيادونغ، ويُعتقد أنها جميعها تنتمي إلى أفراد الإنسان المنتصب.
يُنظر إلى الإنسان المنتصب على نطاق واسع على أنه أول عضو في عائلة البشر يغادر أفريقيا. تشير الأدلة إلى أن هذا النوع هاجر إلى أوراسيا منذ ما يقرب من مليوني سنة، مما يجعله أحد أسلاف البشر الأكثر توزيعًا جغرافيًا حتى الآن. يستخدم بحث جديد "بصمات الأصابع" البروتينية للإشارة إلى أن التبادل الجيني قد حدث بين الإنسان المنتصب وإنسان دينيسوفان في شرق آسيا منذ حوالي 400 ألف سنة، على الأرجح من خلال التهجين. وأظهر التحليل الإضافي أن بعض آثار هذه المساهمة الجينية لا يزال من الممكن اكتشافها اليوم في جينومات السكان في الفلبين، وبابوا غينيا الجديدة، وعلى نطاق أوسع في جميع أنحاء جنوب شرق آسيا.
المادة الرئيسية التي يعتمد عليها البحث هي بروتين المينا. مينا الأسنان هو النسيج الأكثر صلابة في جسم الإنسان، ولا يزال من الممكن الحفاظ على البروتينات الموجودة فيه جزئيًا على مدى فترة زمنية طويلة جدًا، حتى لو كان الحمض النووي قد تحلل لفترة طويلة لدرجة أنه لا يمكن استخراجه. وجد الفريق نفس متغير الأحماض الأمينية غير المعروف سابقًا في ست عينات من الأسنان - وهي علامة جزيئية صغيرة جدًا ولكنها مستقرة تغير "حرفًا" واحدًا فقط في تسلسل البروتين ولم تظهر أبدًا في أي إنسان قديم آخر أو مجموعات حية معروفة. يجمع هذا المتغير الفريد أفراد الإنسان المنتصب في شرق آسيا في مجموعة مستقلة واضحة، ويقدم أيضًا دليلًا جزيئيًا قويًا للنقاش طويل الأمد حول ما إذا كان الإنسان المنتصب هو الإنسان المنتصب في اللغة الهكسية.
بالإضافة إلى هذا "التوقيع الفريد"، يظهر نوع ثانٍ من الأحماض الأمينية في بروتين المينا وهو ليس فريدًا لدى الإنسان المنتصب. ووجدت الدراسة أن نفس المتغير موجود أيضًا في مادة الدينيسوفان من كهف الدينيسوفان في سيبيريا. وتعتبر هذه المجموعة القديمة "فرعًا غامضًا من البشر القدماء" يختلف عن الإنسان العاقل. يُظهر الآن توزيع المتغيرات الجينية المقابلة في المجموعات السكانية الحديثة اختلافات إقليمية واضحة: يبلغ معدل تكرار الكشف في سكان الفلبين حوالي 21%، بينما يبلغ في السكان الهنود حوالي 1%، وهو ما يتوافق إلى حد كبير مع توقعات الباحثين بناءً على توزيع المكونات الجينية للدينيسوفان.
وبناءً على هذه البيانات، يعتقد فريق البحث أن التفسير الأكثر منطقية هو أن مجموعة الإنسان المنتصب في شرق آسيا نقلت هذا المتغير إلى إنسان الدينيسوفان من خلال التهجين؛ بعد ذلك، قام إنسان الدينيسوفان الذي يحمل هذا المتغير بتبادل الجينات مع أسلاف الإنسان المعاصر في فترة لاحقة، و"أدخله" إلى المجموعة الجينية للمجموعات السكانية ذات الصلة في جنوب شرق آسيا وأوقيانوسيا. يُطلق على هذا النقل للمادة الوراثية عبر الأنواع اسم "الدخول" في علم الأحياء التطوري، مما يعكس أن الحدود بين الأنواع ليست مغلقة تمامًا خلال عملية التطور الطويلة. يبدو أن سلالة الإنسان المنتصب، التي كانت تعتبر ذات يوم "طريقًا مسدودًا"، قد تركت "دليلًا" جزيئيًا صغيرًا ولكن يمكن تحديده بشكل موثوق في الجينوم البشري الحديث، حيث ربطت سن "إنسان بكين" بالسكان الآسيويين بعد مئات الآلاف من السنين.
إن أهمية هذا البحث تتجاوز مجرد تأكيد أصل متغير معين أو تحديد الأجزاء الجينية في مجموعات سكانية معينة. والكشف الأكثر أهمية هو أن التهجين بين البشر القدماء ليس استثناءً نادرًا، بل هو القاعدة. أظهرت الدراسات الجينومية في السنوات الأخيرة دليلاً على وجود اختلاط في كل سلالات الإنسان القديمة تقريبًا التي لدينا بيانات جينومية عنها. يحمل الإنسان الحديث خارج أفريقيا عمومًا حوالي 2% من الحمض النووي للنياندرتال، في حين أن سكان بابوا والسكان الأصليين الأستراليين لديهم محتوى جيني إضافي للدينيسوفان يتراوح بين 2% إلى 5%.
وفي جينومات سكان غرب أفريقيا، اكتشف العلماء أيضًا بعض الإشارات الجينية القديمة التي لا يمكن تصنيفها، والتي يعتقد أنها تأتي من "مجموعات سكانية قديمة غير معروفة" لم تتطابق بشكل واضح مع الحفريات. وتعزز أحدث الأبحاث المتعلقة بالبروتين استنتاجًا آخر: فقد تلقى إنسان الدينيسوفان أنفسهم أيضًا تدفقًا جينيًا من سلالات أقدم وأكثر "انحرافًا" منهم، على الأرجح من الإنسان المنتصب أو مجموعات وثيقة الصلة. وجدت مراجعة نشرت في "المجلة الأمريكية للأنثروبولوجيا الفيزيائية" في عام 2019 أن ما لا يقل عن ثلاثة أحداث انطواء وراثية مختلفة "شبيهة بالدينيسوفان" حدثت في أسلاف سكان جنوب شرق آسيا وأوقيانوسيا، وبعضها حدث قبل ما يقرب من 20 ألف عام، وكانت الفترة الزمنية أطول بكثير مما كان يعتقد سابقًا.
ترسم هذه الأدلة المتراكمة صورة مختلفة تمامًا عن الشجرة التطورية "المتفرعة بشكل أنيق"، وتشبه إلى حد كبير الشبكة الجينية التي ظلت متشابكة بشكل مستمر مع مرور الوقت. إن الجينوم الخاص بنا اليوم ليس "سلالة نقية" تمتد في اتجاه واحد من أفريقيا ولم تنقطع أبدا، بل عبارة عن فسيفساء "مقسمة" بواسطة مجموعات بشرية قديمة متعددة. شكلت كل مجموعة تكيفات فريدة في بيئاتها الإقليمية، ثم "ساهمت" ببعض المتغيرات المفيدة للأجيال اللاحقة أثناء عملية التهجين. على سبيل المثال، ترتبط بعض المتغيرات المشتقة من دينيسوفان في جينوم بابوا بتنظيم وظيفة المناعة، ويُعتقد أنها من المحتمل أن تشارك في تشكيل كيفية استجابتها لمسببات أمراض معينة.
أما بالنسبة للمتغير المشتق من الإنسان المنتصب الذي تم تحديده هذه المرة، فإن أهميته الوظيفية المحددة غير واضحة حاليًا، ولا يزال هذا السؤال بحاجة إلى إجابة من خلال أبحاث لاحقة. ومع ذلك، انطلاقًا من المتغيرات المتعددة التي انتشرت من خلال النشوء الوراثي في الماضي، فإنها غالبًا ما تكون مرتبطة بالتكيف مع البيئات الجديدة، مثل تحمل الارتفاعات العالية، والدفاع المناعي، وحتى خصائص الجلد والتمثيل الغذائي. لذلك، يعتقد المجتمع العلمي أن السبب وراء الحفاظ على هذا النوع من الإنسان المنتصب في الأجيال اللاحقة ربما لا يخلو من "دور" بيولوجي، ولكنه يشارك بطريقة ما في عملية تكيف الإنسان مع البيئة المحلية.
والأمر الأكثر روعة هو أن هذا العمل يوفر أدلة وأدوات جديدة لهؤلاء "الأشخاص الأشباح" الذين لم نتمكن بعد من دراستهم بشكل مباشر. تُظهر الأدلة الأحفورية أن الإنسان المنتصب ربما نجا في إندونيسيا حتى حوالي 100 ألف سنة مضت؛ "الهوبيت" في فلوريس، Homo floresiensis، كان لا يزال موجودًا عندما وصل الإنسان الحديث؛ وهومو لوزون في جزيرة لوزون هو سلالة بشرية مستقلة أخرى. حتى الآن، لم تترك أي من هذه المجموعات أي حمض نووي متاح للتحليل، وحتى قبل هذه الدراسة، لم تكن هناك معلومات متاحة عنهم على المستوى الجزيئي.
فهل "تم استيعاب" سكان هذه الجزر أيضًا إلى حد ما في المجموعات البشرية الحديثة التي وصلت في وقت لاحق، لتصبح باهتة للغاية أو حتى مكونات غير محلولة في جينومات اليوم؟ في الماضي، واجه العلماء صعوبة في تحديد هذه الإشارات الصغيرة في الخلفيات الجينية المعقدة بسبب الأدوات التحليلية البدائية نسبيًا. الآن، تُظهر طريقة "علم البروتينات" لاستخراج البروتينات القديمة من مينا الأسنان وإجراء مقارنات عالية الدقة أنه إذا أمكن الحصول على معلومات موثوقة بنجاح من عينات الإنسان المنتصب قبل 400 ألف عام، فإن تطبيق نفس التقنية على مواد طب الأسنان الخاصة بإنسان فلوريس أو إنسان لوزون قد يكشف في المستقبل ما إذا كان قد ترك حتى "صدى" جينيًا صغيرًا للإنسان الحديث.
في الأدبيات العلمية، لم يعد يتم تشبيه التطور البشري ببساطة بـ "الشجرة". قد يكون "النهر المنسوج" استعارة أكثر ملاءمة: حيث تعمل العديد من الروافد أحيانًا بالتوازي، وأحيانًا منفصلة، وتنقسم باستمرار وتتقارب مع بعضها البعض على مدى فترة جيولوجية طويلة، وتتبادل "تدفقات المياه" مع بعضها البعض. تثبت أحدث دراسة أجريت على بروتين مينا الإنسان المنتصب مرة أخرى أنه حتى لو "اختفت" بعض المجموعات البشرية القديمة فجأة في السجل الأحفوري، فإنها لم تنقرض تمامًا بالمعنى البيولوجي، ولكنها لا تزال موجودة في جينات البشر اليوم في شكل ذكريات وراثية مجزأة.