Genetske veze čovečanstva sa davno izumrlim rođacima mapiraju se u polju istraživanja koje se brzo širi pod nazivom paleoproteomika.
One su deo skoro svake prodavnice novih majica: šaljive slike ljudske evolucije, pet figura u silueti – od majmuna do čoveka – obično sa poslednjim zamenjenim skejtborderom, Dartom Vejderom ili možda čak i bar kodom.
Šta god ove modne izjave govore o ljudskom smislu za humor, one otkrivaju fascinaciju ljudskom evolucijom.
Sada su istraživači na korak od sticanja mnogo više znanja o porodičnom stablu čovečanstva. I sve se svodi na proteine.
Analiza proteina u drevnim materijalima, polje poznato kao paleoproteomika, omogućava uvid izvan granica DNK ispitivanja i brzo rastuća oblast istraživanja koja se takođe dotiče biologije, paleontologije i arheologije.
Praistorijski proteini mogu da prežive u nizu uslova životne sredine.
„Možemo da preuzmemo drevne proteine iz umerenih sredina — dakle sa geografskih širina bliskih našoj“, rekao je dr Enriko Kapelini, stručnjak za paleoproteomiku sa Univerziteta u Kopenhagenu u Danskoj. „Onda smo počeli da uviđamo da možemo da preuzmemo proteine iz vrsta koje dolaze iz tropskih sredina.“
Kapelini vodi projekat koji je dobio sredstva EU za unapređenje paleoproteomskih istraživanja evolucije hominida, široke grupe koja uključuje sve velike majmune i njihove pretke.
Pod nazivom NAZAD, projekat još uvek napreduje. Traje pet godina do kraja 2026.
U julu 2023, u članku objavljenom na bioRkiv, Cappellini i kolege su otkrili najstarije genetske podatke ikada prikupljene od hominina, kategorije koja je uža od hominida i uključuje vrste koje se smatraju ljudskim ili direktno precima ljudima.
Informacija je došla od dalekog ljudskog rođaka koji je živeo u Africi pre 2 miliona godina. Sekvencirani proteini su ekstrahovani iz gleđi četiri zuba pronađenih u pećini 40 kilometara severozapadno od Johanesburga u južnoafričkoj kolevci čovečanstva, mestu svetske baštine.
Dok DNK nosi genetske informacije, proteini su izraz te genetske informacije.
To znači da naučnici mogu da reverzno konstruišu sekvencu aminokiselina proteina da bi dobili informacije o DNK.
A proteini mogu da prežive mnogo duže od DNK.
Ova dugovečnost je ključna za istraživače jer kažu da je za učenje više o istorijskoj liniji ljudske vrste potrebno pogledati period srednjeg pleistocena, koji je bio pre između 777.000 i 126.000 godina.
„U srednjem pleistocenu imamo vrlo malo očuvanja DNK“, rekao je dr Frido Velker, stručnjak za ljudsku evoluciju takođe sa Univerziteta u Kopenhagenu. „Proteini su, dakle, potencijalno molekularno rešenje za dobijanje nekih genetskih informacija.“
Velker vodi poseban projekat koji finansira EU za poboljšanje ekstrakcije i kompjuterske analize drevnih skeletnih proteina dok ograničava uništavanje fosila hominina.
Pod nazivom PROSPER, petogodišnja inicijativa traje do novembra 2025. Istraživanje se fokusira na drevne proteine i proteome, koji su veliki skupovi proteina.
Cilj je omogućiti naučnicima da izvuku dovoljno proteina iz drevnih skeleta kako bi se pozabavili evolucionim pitanjima o vremenskim periodima pre više od oko 130.000 godina, kaže Velker.
„Postoji mnogo načina za istraživanje – hemijski, računarski i drugi – koji će nam, nadamo se, omogućiti pristup većim, informativnijim proteomima“, rekao je on.
Decenije napretka u tehnologiji sekvenciranja DNK omogućile su naučnicima da izvuku genetski materijal iz veoma starih ljudskih skeleta i uporede ga sa skeletima modernih ljudi.
Ovo je pružilo veliki uvid u genetsku istoriju izumrlih hominina, kao što je sličnost između ljudske DNK i DNK neandertalaca.
Godine 2010. drevna DNK je čak omogućila naučnicima da identifikuju ranije nepoznatu vrstu hominina — Denisovance.
Ali DNK jednostavno ne preživi dovoljno dugo da ponudi potencijal koji proteini imaju u otvaranju ogromnih novih izvora praistorijskih podataka.
PROSPER će takođe nastojati da poboljša razumevanje uzoraka mrlja, do kojih može doći kada ljudi iskopaju drevne skeletne ostatke i njima rukuju.
„Kontaminacija je pravi problem kada se proučavaju drevni biomolekuli“, rekao je Velker. „Moramo da razmislimo o strategijama kako da identifikujemo kontaminaciju i kako da je uklonimo iz naših skupova podataka ili naših uzoraka.“
Velker i Kapelini su na čelu svetskih istraživanja u ovoj oblasti.
U 2019. obojica su bili među naučnicima koji su izvršili veliku uklanjanje proteina iz sada izumrle vrste velikih majmuna po imenu Gigantopithecus blacki, koja je živela od pre oko 2 miliona do 350.000 godina.
Grupa je ekstrahovala proteine iz kutnjaka starog 1,9 miliona godina u pećini u suptropskom delu južne Kine.
Gigantopithecus blacki lutao je šumskim područjima jugoistočne Azije. Njegov evolucioni odnos sa drugim vrstama velikih majmuna bio je nejasan.
Proteinske sekvence koje su Velker, Cappellini i njihove kolege otkrili sugerišu da je grupa Gigantopithecus usko povezana sa orangutanima, sa zajedničkim pretkom od pre oko 10-12 miliona godina.
Ono što je možda najvažnije, pokazalo je da se proteomi stari oko 2 miliona godina mogu izvući iz uzoraka sačuvanih u tropskim uslovima.
Ovo je otvorilo mogućnost proširenja biomolekularnih istraživanja u evoluciji hominida i hominina daleko izvan prethodnih granica.
„Posle ovoga — a ovo je deo projekta BACKVARD — rekli smo da treba da pogledamo i materijal iz Afrike“, rekao je Kapelini.
Veliki broj fosila hominina otkriven je širom sveta, a posebno bogata nalazišta su Kolevka čovečanstva i oblast oko Velike Riftske doline u istočnoj Africi.
„Analiza ovog materijala je izuzetno izazovna jer je količina proteina koju izvlačimo izuzetno ograničena“, rekao je Kapelini.
Ako paleoproteomika može da otkrije tajne ovih drevnih ljudi, saznaće se mnogo više o njihovim evolucionim odnosima, raširenim iz Afrike širom sveta i povezanosti sa aktivnostima u arheološkim zapisima kao što je pravljenje vatre.
To bi zauzvrat gotovo sigurno pružilo više ključnih uvida u drevnu istoriju čovečanstva.
