Anonim

Az egyiptomi piramisok radarjai

Eric J. Topol, MD: Eric Topol vagyok, a Medscape főszerkesztője, Svante Pääboval beszélek, aki a németországi lipcsei Max Planck Intézet genetikai osztályának vezetője. Úttörője, a fő erő, amely megpróbálja megérteni a neandertalák genomikáját az emberi evolúcióban. Dr. Pääbo minden tekintetben az egyik leglenyűgözőbb ember a gyógyászatban. Svante, először szeretném megvitatni az érdeklődését az emberi eredet biológiájának felkutatása iránt. Hogyan kerültél bele?

Svante E. Pääbo, PhD: Mint sok gyerek, az ókori Egyiptom is lenyűgözött és elképzeltem, hogy Indiana Jones vagyok, és piramisokat és múmiákat fedeztem fel. Az egyetemen sok ókori egyiptomi igeformát, hieroglifát és dolgot kellett megtanulnom. Aztán nem tudtam, mit kell tennem, így végül orvosi iskolába jártam és molekuláris biológiát tanultam. Abban az időben a DNS klónozása új volt és lehetséges, és arra gondoltam, hogy lehet-e DNS-t kinyerni az ókori egyiptomi múmiákból. Hobbi projektként indult.

Dr Topol: Neandertáli ember: Az elveszett genomok keresése című könyv (Alapkönyvek, 2014) izgalmas. Arról írt, hogy anyád hogyan kamaszként vitt téged Egyiptomba.

Dr. Pääbo: Az anyám Egyiptomba tett utazása meggyőzött arról, hogy az ókori Egyiptom az, amit tanulni akartam.

Dr Topol: Valószínűleg van egy kis tudomány a génjeiben, az apád Nobel-díjas, anyja pedig biokémikus. Vedd át, hogyan kezdett mintákat venni, és végezzen szekvenálást olyan helyen, ahol még senki nem volt.

Dr. Pääbo: Egyiptomi múmiákkal kezdtem, a laboratóriumi padon dolgoztam, mint minden más végzős hallgató, és belőltem néhány DNS-szekvenciát. Ezeket szintén közzétették. Utólag látva rájöttem, hogy ez mind megerősítette a DNS-t tőlem. Világossá vált, hogy egy szobában a porrészecskék nagyrészt az emberek bőrrészletei, és egyetlen porrészecskék sokkal több DNS-t tartalmazhatnak, mint a fél gramm csont, amelyből megpróbáltam kinyerni. Ez fokozatosan világossá vált.

Az ősi emberi maradványokkal való munkavégzéstől a kihalt állatok felé fordultam, mert ha mamutokat tanulmányozsz, és olyan elefántszerűt találsz, amely nem azonos az elefántokkal, akkor biztos lehet benne, hogy megfelelő DNS-szekvenciája van. Sok éven át kifejlesztettem a kihalt állatok felhasználásának technikáit. Csak akkor (10–15 évvel később) visszatértünk az ősi emberek, különösen a neandertalók tanulmányozására.

A neandervölgyi törvény megsértése

Dr Topol: Akkor nagyra ütöttél . Ön képes volt leküzdeni a szennyezés kérdéseit. Mi volt az első áttörés a neandervölgyiekkel?

Dr. Pääbo: Először azt a mitokondriális DNS-t vizsgáltuk, amelyet anyailag örököltünk, és amelynek az az előnye, hogy minden sejt száz vagy akár több ezer példányt tartalmaz. Sokkal nagyobb az esélye, hogy a mitokondriális DNS néhány fragmentuma évezredek óta fennmaradjon. Aztán 1997-ben, a nukleáris genom egy adott részében képesek voltunk rekonstruálni a mitokondriális genom egy részét a neandertáliokon. Megállapítottuk, hogy ez teljesen különbözik a mai emberek mitokondriális genomjától.

Dr Topol: Összehasonlította a neandertáliák mitokondriális DNS-ét az emberekkel?

Dr. Pääbo: Meg tudtuk rekonstruálni a mitokondriális genom egy darabját, és azt találtuk, hogy ez teljesen különbözik a mai emberekétől. A mai emberek összes mitokondriális genomja egy őseihez vezet vissza 100 000 és 200 000 évvel ezelőtt. Ez körülbelül fél millió évvel ezelőtt történt. Ez volt az első darab bármely kihalt emberből, amelyet szekvenáltak. Nem jelezte, hogy a neandervölgyiek és más emberek között valamilyen különleges keverés lenne, de becslést adott nekünk, mikor volt az embereknek több mint félmillió évvel ezelőtt közös õsök.

"Úgy gondolom, hogy férjem neandervölgyi"

Dr Topol: Mikor kezdett rájönni, hogy valóban keveredtek a neandertálok és az emberek?

Dr. Pääbo: Ez a vita azóta történt, hogy a barlang- és paleontológiai szakértők karrierjét az egyik vagy a másik felé állítva építették fel. 2005-ben nagyon szerencsések voltak, hogy meggyőztük a németországi finanszírozási ügynökségeket arról, hogy valószínűleg képes rekonstruálni a neandertáliai genom nagy részét, ha megengedjük, hogy kifejlesszük a technikákat, és azokat széles körben alkalmazzuk. Megcsináltuk, és 2010-ben megkaptuk az első áttekintést a neandervölgyi genomról. Aztán meglepetésemre azt tapasztaltuk, hogy a neandertálok több mitokondriális DNS-t osztottak meg az európaiakkal, mint az afrikaiakkal, és mivel Afrikában még soha nem volt neandertalisták, ez azt sugallta, hogy a neandertálok és az európaiak ősei között génáramlást kell keverni. Még ennél is meglepőbb az volt, hogy ugyanazt a helyzetet tapasztaltuk Kínában és a Csendes-óceánon - valójában minden olyan személynél, akinek gyökerei Afrikán kívül vannak. Sokat gondolkodtunk ezen és megpróbáltuk kizárni az adatok mindenféle torzítását, és megfontoltuk más magyarázatokat.

Felállítottunk egy modellt arra, hogy mi történt, amikor a modern emberek Afrikából távoztak: Átmentek a Közel-Keleten, ahol találkoztak a neandertalókkal, majd keveredtek a neandertalókkal. Ezek az emberek akkoriban mindenki ősei voltak Afrikán kívül. Ezt a neandervölgyi komponenst vitték magukkal a világ többi részébe, olyan mértékben, hogy a genom 1–2% -a (ha gyökerei Afrikán kívül vannak) a neandertaliakból származik.

Dr Topol: Sok vicc volt azóta, hogy felfedezték, hogy egyeseknek több neandervölgyi genomja van, mint másoknak. Ma nagy viccről beszélt ma a Genomic Medicine jövőjében a férfiakról és a nőkről; tudod elmondani?

Dr. Pääbo: Amikor a cikkünk megjelent, elképedtünk a nagyközönség iránti érdeklődés iránt, és hány ember kezdett nekünk írni, neandertalistákként azonosulni és felajánlani, hogy vérmintákat küldjön nekünk. Aztán észrevettem egy másik mintát. A válaszadók elsősorban olyan férfiak voltak, akik neandervölgyiekként azonosultak, de nagyon kevés nő volt. Miután bemutattam ezt kutatócsoportomnak (akik mindegyike különösen kritikus), azt mondták, hogy ez csak torzítás az adataimban. Azt mondták, hogy a férfiakat inkább érdekli a genetika, és ezért gyakrabban írnak nektek, mint a nőknek, de visszamentem és megállapítottam, hogy nem erről van szó, mert rengeteg nő írt nekem, hogy mondjam, hogy neandertáli házasok. fordítva egyáltalán nem fordul elő. Ez mond valamit a neandertalákok viselkedéséről alkotott elképzelésünkről, és hogy ez a viselkedés még kissé vonzó lehet a férfiakban, de nem annyira a nőkben.

Ha egérnek ad mutációt …

Dr. Topol: Ez egy nagyszerű történet. Felfedezték a FOXP2-t, amely fontos gén az emberi beszédben. Meg tudsz mondani nekünk erről?

Dr. Pääbo: Az FOXP2 egy olyan gén, amely transzkripciós faktort kódol. Ha egy példány elveszik a mai emberekben, akkor meglehetősen sajátos problémájuk van a beszédben és a nyelvben. Ez nagyon érdekesvé teszi a nyelv és a beszéd eredetére való gondolkodás szempontjából. Megállapítottuk, hogy az ott kódolt fehérje két aminosav-különbséggel rendelkezik, mint a többi főemlőské. Az embereknek két speciális aminosav-változása van egy egyébként nagyon konzervált proteinben.

Ezeket az aminosav-változásokat transzgenikus egérré alakítottuk ki. Van egy egérünk, amely lényegében saját FOXP2-ből előállít egy emberi fehérjét. Meglepő módon az egyik első dolog, amit találtunk, az volt, hogy valójában kissé eltérően hangzik; mélyebb hangja van. Az agy bizonyos részeiben a neuronokban is eltéréseket találhat - hosszabb dendritekkel és eltérő elektrofiziológiai tulajdonságokkal rendelkeznek. A tavalyi évben a Massachusetts Institute of Technology munkatársai, akik az egereinkkel dolgoztak, felfedezték, hogy ezek az egerek még bizonyos motoros feladatokat is gyorsabban megtanultak, mint az egyébként tipikus alomtársak, különösen mozgásuk automatizálása során. Nagyon csábító spekulálni, hogy ennek a artikuláció megtanulásához kapcsolódik. Ez valószínűleg az izommozgások legkifinomultabb koordinációja, amelyet fajként csinálunk.

Dr Topol: Rendkívüli. Előadásakor megemlítette, hogy a neandervölgyi genomot nyitottá tette a kutatói közösség számára, ami fantasztikus, mert nem támogatták más módon. Többet megtudhatunk a konzervált génekről és az ember e neondertáli és más hominidafélék közötti kapcsolatának variációiról. Gondolod, hogy ez segít megérteni azokat a betegségeket, amelyek még nem repedtek meg?

Dr. Pääbo: Két dolog, amit megtanultunk a neanderthalsoktól, nagyon érdekes. Az egyik az, hogy néha hozzájárultak azoknak a varianciáknak a mai emberekben, amelyek egyszerre védekezhetnek a betegségekkel szemben és betegségeket is okozhatnak. Például a 2. típusú cukorbetegség esetében az ázsiaiakban és az őslakos amerikaiakban nemrég találtak kockázatot, amely a neandertaliakból származik. Nagyon érdekes az egész genomot átnézni, ahol statisztikailag elvárható lenne, hogy neandertáli fragmenseket találjunk, de nem.

A jövőben érdekes lenne tanulmányozni ennek okait. Sokan azt gondolják, hogy egy olyan betegség, mint például az autizmus, befolyásolhat valamit, ami nagyon specifikus a modern emberekre: hiperszocialitásunk, az, hogy miként vetjük magunkat más emberek show-jaiba, manipuláljuk mások gondolatait és véleményeinket, hazudni kezdünk, politikába lépünk és így tovább. Lehet, hogy ez kiegészíti ezeket a tulajdonságokat.

Dr Topol: Ez egy rendkívüli út, amely tovább halad annak vonatkozásában, amit megtanulhatunk. Figyelemre méltó kitartással és kitartással tudtad továbbfejleszteni a teret, miután a szennyezés kezdeti kérdéseivel szembesültél. Most van egy elképzelése, hogy ez további fontos tudáshoz vezethet. Milyen lépései vannak?

Dr. Pääbo: Két irányt fogunk megtenni. Az egyik az, hogy megvizsgálja az összes neandervölgyi genomot, és térjen vissza az időben a neandervölgyi és a modern emberi ősökhöz. Az első DNS-szekvenciákat 400 000 évvel ezelőtt kezdjük el kapni, majdnem tízszer öregebbek, mint a vizsgált neandertalisták. Valószínűleg spanyolországi neandervölgyi őse. A másik irány az, hogy megvizsgáljuk a genom ezen részeinek működését és a modern emberekre jellemző változásokat, amelyeket nem osztunk meg a neandertalákkal, mint legközelebbi rokonainkkal, és genetikai szempontból erre összpontosítsunk, és csoportot definiáljunk és mint faj az összes többi organizmushoz viszonyítva.

Dr Topol: Sokat tanultunk már tőled és a Max Planck Intézet minden munkatársától, és tudom, hogy továbbra is ezt fogjuk tenni. Ön egyértelműen meghatározta az utat, amely meghatározza az orvostudomány és a tudomány egyik legérdekesebb emberét, ezért hálásak vagyunk nektek, hogy csatlakoztál hozzánk a Medscape ezen egy-egy szegmenséhez.