Vísindamenn leysa þrjár helstu ráðgátur mannkyns

Fyrir fáeinum árum var saga tegundar okkar harla einföld: Við héldum út frá Afríku og lögðum heiminn undir okkur. En síðan hafa nýfundnir steingervingar sáð efasemdum um nánast alla þróunarsögu okkar – jafnvel á hvaða meginlandi ætt okkar er upprunnin! En ný byltingarkennd tækni færir nú vísindamenn milljónir ára aftur í tímann og nær dýpstu leyndarmálum forfeðra okkar.

BIRT: 24/01/2022

LESTÍMI:

18 mínútur
Share on facebook

GÁTA 1: HVER ER HINN EIGINLEGI FORFAÐIR OKKAR?

 

Prótín eiga að sýna endanlegt faðerni okkar.

Tönn úr nashyrningi, 300 kg þungur api, tvær útdauðar mannategundir og teymi vísindamanna í Kaupmannahöfn – allt þetta kemur fram í frásögninni um hvernig alveg ný aðferð sem varðar ævaforn prótín getur afhjúpað hvert var upphaf mannkyns.

 

Jaxlinn er fimm cm breiður og fjögurra sm hár og lítur ekkert merkilega út. Fyrir 1,77 milljón árum sat hann samt í munni á nú útdauðri nashyrningategund sem reikaði um í Dmanisi í Georgíu.

 

Núna hefur samt þessi tönn opnað nýtt tímaskeið í rannsóknum á sögu okkar eigin tegundar.

 

Þökk sé þeim uppgötvunum sem vísindamenn hafa gert meðan þeir rannsökuðu tönnina getum við nú kortlagt ættartré okkar með meiri nákvæmni margar milljónir ára aftur í tímann.

 

Þar með munu vísindamenn í fyrsta sinn geta dregið fram þá tegund sem varð upphafið að öllum mannategundum – og þeir eru þegar ansi nálægt því að leysa þá ráðgátu.

 

Tvær tegundir keppa um titilinn sem forfaðir mannkyns

Nútímaðurinn, Homo sapiens, er upprunninn í Afríku. Það eru flestir vísindamenn sammála um. Hins vegar er ennþá álitamál út frá hvaða Homo-tegund við erum komin. Það eru einkum tvær tegundir sem keppa um titilinn sem okkar nánasti forfaðir – og báðar hafa þær nokkuð til síns máls.

  • Homo heidelbergensis
  • Síðasti Homo heidelbergensis lifði samtímis með fyrstu Homo sapiens. Því virðist tegundin upplagður kandídat til að vera forfaðir okkar.
  • Homo heidelbergensis var auk þess dreifður um alla Afríku þar sem vísindamenn hafa fundið elstu leifar af nútímamönnum.
  • Höfuðkúpa Homo heidelbergensis er með einkenni sem líkist blöndu af Homo erectus og Homo sapiens – sem dæmi var Homo heidelbergensis með heila sem var nánast eins stór og okkar.

 

Homo antecessor

  • Höfuðkúpa Homo antecessors líkist um margt okkar höfuðkúpu. Meðal annars var tegundin með lítið og flatt andlit og sömu einkennandi grópir undir kinnbeinunum eins og við.

 

  • Formgerðin á beinavefnum milli nefs og munns hjá Homo antecessor líkist þeirri formgerð sem einkennir tegund okkar – en greinir sig frá t.d. Neanderdalsmönnum.

 

  • Prótíngreiningar á steingervingum benda til að tegund okkar sé upprunnin frá Homo antecessor – líkum forföður. Hið sama á við um Neanderdalsmenn og Denisova svo kannski er antecessor forfaðir allra þriggja þróunargreinanna.

Tönn nashyrningsins varð heimsfræg meðal vísindamanna árið 2019 þegar teymi þeirra, undir forystu lífefnafræðingsins Enrico Cappellini við Kaupmannahafnarháskóla, birti niðurstöður á greiningum þeirra á tönninni.

 

Vegna þess hve tönnin er ævaforn inniheldur hún ekki lengur nothæft DNA og vísindamennirnir leituðu þess í stað að próteinum í henni.

 

Próteinin myndast út frá genum frumnanna og endurspegla þannig DNA raðir genanna. Rétt eins og genin geta prótín þar með afhjúpað ættarvensl eigandans.

 

Vísindamennirnir nýttu sér betrumbætta massarófstækni til þess að greina prótín tannarinnar og þeir gátu þessu næst borið niðurstöðurnar saman við samsvarandi prótín hjá öðrum dauðum og núlifandi nashyrningategundum.

 

Þá kom í ljós að eigandi tannarinnar tilheyrir meiði af ættartré sem síðan greindist í sundur í aðrar tegundir, t.d. ullarhærða-nashyrninginn sem dó út eftir síðustu ísöld fyrir um 8.000 árum.

 

Rannsóknirnar sýndu einnig að steingervingurinn deilir forföður með núlifandi súmötru-nashyrningi.

 

Tennur ljúka upp milljón árum

Fyrir 1,77 milljón árum þegar hinn útdauði nashyrningur frá Dmanisi hámaði í sig gróður var hnötturinn í miðri ísöld.

 

Risavaxin ísbjörg runnu fram og aftur yfir norðurhvelið og okkar eigin tegund, Homo sapiens, var enn meira en milljón árum frá því að verða að raunveruleika.

 

En forfeður okkar strituðu við það að leggja undir sig heiminn.

 

Þessi fjarlæga fortíð hefur fram til þessa verið utan seilingar hvað varðar rannsóknir á genum.

 

Elsta DNA sem vísindamenn hafa getað náð í er 700.000 ára gamalt DNA frá hesti en það er þumalputtaregla að DNA sé sjaldan eldra en nokkurra hundruð þúsunda ára gamalt.

 

DNA hestsins varðveittist einungis svona lengi vegna þess að það lá á heimskautasvæði með sífrera. Svo lánssamir erum við ekki með steingervinga frá okkar eigin þróunarsögu sem átti sér stað fyrst og fremst á heitari svæðum.

 

En með nýrri prótíntækni vísindamannanna getum við haldið minnst eina milljón ára aftur í tímann. Og þar sem prótínin eru til staðar í tönnunum sem eru meðal algengustu steingervinganna, hafa vísindamenn fullt af heppilegum steingervingum til að kanna.

 

Í glerungnum á næstum tveggja milljóna ára gömlum tönnum hafa vísindamenn nú dregið fram erfðafræðilegar upplýsingar úr prótínum tannanna.

Þannig geta þeir smám saman fyllt upp í götin í þróunarsögu mannkyns og þau eru fjölmörg. Meðal annars er upphafið að okkar tegund, Homo sapiens, ennþá afar umdeilt meðal fræðinga.

 

Árið 2018 birti teymi enskra og þýskra sérfræðinga grein þar sem þeir höfnuðu viðtekinni skýringu á því hvernig og hvenær Homo sapiens hafi komið fram.

 

Viðtekna skýringin er sú að þetta hafi gerst fyrir 200.000 árum hjá einangruðum hópi forfeðra í austurhluta Afríku. Þessu hafna þeir.

 

Þeir benda á að höfuðkúpur sem hafa fundist á afar mismunandi stöðum í Afríku beri allar einkenni sem líkist Homo sapiens en þó með mismunandi hætti.

 

Þetta bendir til að tegund okkar hafi komið fram í langtum flóknara ferli þar sem hópar dreifðust út um Afríku og þróuðu hver með sér „nútímaleg“ einkenni sem síðan hafa blandast milli þeirra.

 

Hafi þessi sérfræðingahópur rétt fyrir sér er kortlagningin á þróun okkar tegundar ennþá flóknara verkefni en áður var talið.

 

Höfuðkúpa barns breytti sögunni

Óháð því hvort Homo sapiens hafi þróast á einum stað í Afríku eða mörgum stendur spurningin eftir hvaðan tegund okkar er komin.

 

Fram til 1990 voru flestir sammála um að Homo sapiens sé sprottinn upp af tegundinni Homo heidelbergensis – fingrafimum hellabúum með stóran heila sem lifðu í Afríku og Evrópu fyrir 700.000 til 300.000 árum.

 

Höfuðkúpa hans líkist stigi milli okkar eigin tegundar og Neanderdalsmanna og kenningin var því sú að heidelbergensis hafi því verið forfaðir bæði Neanderdalsmanna og Homo sapiens.

 

Sú mynd breyttist þegar nýr kandídat steig fram á sjónarsviðið. Árið 1994 dúkkaði steingervingur af höfuðkúpu barns upp í Atapuerca á Spáni. Höfuðkúpan bar einkenni sem líktust okkar tegund ennþá meira en heidelbergensis gerir.

 

Á sama svæði voru grafnir upp allt að 80 steingervingar næstu ár frá sex einstaklingum og ásamt barnahöfuðkúpunni voru þau kennd við nýja tegund sem fékk nafnið Homo antecessor.

 

Aldursgreiningar á höfuðkúpunni sýndu að hún væri um 780.000 ára gömul og þar með eldri en heidelbergensis. Uppgötvunin á antecessor vakti upp nýjar spurningar.

Tegundin gæti kannski verið forfaðir heidelbergensis sem myndi passa ágætlega við aldur steingervinganna. En þetta gæti líka verið beinn forfaðir Neanderdalsmanna og okkar sjálfra eða kannski enn ein ættargreinin á margslungnu tré.

 

Rannsóknir á höfuðkúpu antecessors sýna að hún ber svokölluð nútímaleg einkenni, þ.e.a.s. einkenni sem líkjast okkur meira en Neanderdalsmönnum.

 

Rannsóknirnar benda til þess að antecessor kunni að vera beinn forfaðir okkar og að sum af sérkennandi einkennum okkar hafi komið fram langtum fyrr en talið var – jafnnvel fyrr en þau einkenni sem við tengjum við Neanderdalsmenn.

 

Það sem við köllum „nútímaleg einkenni“ eru þannig kannski í raun „gömul einkenni“. Og sú kenning öðlast nú styrk í ljósi greininga á prótínum úr ævafornum tönnum.

 

Vísindamenn við Kaupmannahafnarháskóla hafa kortlagt prótín úr einum steingervingi frá antecessor og borið þau saman við samsvarandi prótín frá okkur sjálfum, Neanderdalsmönnum og svonefndum Denisovum sem lifðu samtímis með Neanderdalsmönnum allt þar til fyrir um 40.000 árum síðan.

Vísindamenn finna prótín úr 300 kg þungum útdauðum ættingja órangútana.

 

Prótín taka við af DNA

DNA skemmist í hitanum, það er aðeins í fimbulkulda sem sameindin með erfðafræðilegan kóða getur varðveist í tæp milljón ár. En nú hafa vísindamenn uppgötvað að þeir geta fengið erfðafræðilegar upplýsingar úr prótínum sem geta lifað af hitann í milljónir ára.

 

Fyrir 430.000 árum

Bein Neanderdalsmanna geyma leifar af DNA

Árið 2016 náðu vísindamenn litlu magni af DNA úr 430.000 ára gömlum beinum Neanderdalsmanns sem fannst á Spáni. Þetta er elsta DNA frá mannategund.

 

  • Aldur steingervings: 430.000 ár  

 

  • Aðferð: DNA úr beinum

 

  • Meðalhiti: 9 gráður

 

Fyrir 700.000 árum

Gen úr hesti sló heimsmet

Elstu gen sem vísindamenn hafa kortlagt eru úr hesti sem lifði fyrir 700.000 árum í Kanada. Kuldi hindraði að erfðaefnið brotnaði niður.

 

  • Aldur steingervings: 700.000 ár

 

  • Aðferð: DNA úr beinum

 

  • Meðalhiti: -4 gráður

 

Fyrir 850.000 árum

Prótín teiknar upp ættartré okkar

Árið 2020 náðu vísindamenn erfðaefni úr prótínum frá Homo antecessor. Þar með gátu þeir staðsett tegundina á ættartré mannkyns með mikilli nákvæmni

 

  • Aldur steingervings: 850.000 ár

 

  • Aðferð: Prótín úr tönnum

 

  • Meðalhiti: 9 gráður

 

Fyrir 1,7 milljón árum

Útdauður nashyrningur á núlifandi ættingja

Árið 2019 sýndu prótín úr steingerðri tönn að eigandi hennar, nashyrningurinn Stephanorhinus, er m.a. ættingi súmötru-nashyrningsins sem er á lífi.

 

  • Aldur steingervings: 1,7 milljón ár

 

  • Aðferð: Prótín úr tönnum

 

  • Meðalhiti: 12 gráður

 

Fyrir 1,9 milljón árum

Prótín risaapa stóðust hitann

Prótín apans Gigantophitecus héldust ósködduð í 1,9 milljón ár. Prótínin sýna að nánasti núlifandi ættingi apans er órangútaninn.

 

  • Aldur steingervings: 1,9 milljón ár

 

  • Aðferð: Prótín úr tönnum

 

Meðalhiti: 23 gráður

 

„Við getum séð að eitthvað sem minnir á antecessor er forfaðir allra þriggja þróunargreinanna,“ segir vísindamaðurinn Eske Willerslev sem fer fyrir Center for GeoGenetik og var einn þátttakandi í teyminu.

 

Þar með gæti antecessor vel verið beinn forfaðir okkar. Willeslev undirstrikar þó að enn er óljóst hvernig heidelbergensis passar inn í myndina, þannig að ekki er komin nein einhlít niðurstaða.

 

„Okkur skortir ennþá prótínaröð frá heidelbergensis áður en við getum skorið úr um þetta.“

 

Risastór api ryður brautina

Vísindamenn við Kaupmannahafnarháskóla hafa einnig rennt stoðum undir þetta með prótíngreiningum í öðru verkefni, þar sem þeir einbeittu sér að jaxli úr hinum allt að 300 kg þunga mannapa Gigantopithecus Blacki sem var uppi í SA-Asíu þar til fyrir um 300.000 árum.

 

Apinn er einungis þekktur frá tönnum og brotum úr kjálkanum þannig að steingervingafræðingar eiga í erfiðleikum með að ákvarða tengsl hans við aðra mannapa. Þessu hefur nú hin nýja tækni varðandi prótínin breytt.

 

Haustið 2019 gátu vísindamenn afhjúpað að þeim hafði tekist að draga út og greina prótín úr tönnum apans. Tönnin var 1,9 milljón ára gömul og þar með eldri en tönnin frá hinum forna nashyrningi.

 

Greiningin sýndi að nánasti ættingi risaapans er órangútaninn en þeir deildu forföður fyrir um 10 – 12 milljón árum.

 

Niðurstaða þessi er makalaus vegna aldurs tannarinnar og einnig vegna þess að hún fannst á svæði þar sem meðalhitastig er yfir 20°C.

 

Þetta opnar möguleikann á því að vísindamenn geti afhjúpað fyrstu þróun manneskjunnar í hitabeltinu. Þeir geta alla vega haldið aftur til tegundarinnar Homo erectus sem var fyrst mannategunda til að yfirgefa Afríku.

 

GÁTA 2: HVERNIG LÖGÐUM VIÐ HEIMINN UNDIR OKKUR?

 

Hnötturinn iðaði af mismunandi mannategundum

Vagga mannaættarinnar var í Afríku … eða í Asíu. Nýfundnir steingervingar manna frá mismunandi stöðum á hnettinum eru við það að umbylta kenningum vísindamanna. Nú eiga ævaforn prótín í eitt skipti fyrir öll að greiða úr þessari forsögulegu óreiðu varðandi faðerni mannkyns og eins að kortleggja flakk forfeðranna.

 

Í júlí árið 2018 gat kínverski jarðfræðingurinn Zhaoyui Zhu loksins birt niðurstöður 14 ára erfiðis. Þegar árið 2004 hóf hann ásamt hópi kollega að grafa eftir steinverkfærum í gili í Shangchen í miðhluta Kína.

 

Árið 2007 fundu þeir fyrsta steininn sem greinilega var unninn af mannahöndum og tíu árum síðar höfðu þeir safnað meira en 100 slíkum sem lágu dreifðir í 73 m þykku jarðlagi.

 

Zhu vissi að hlutir í neðsta hluta jarðlagsins hlytu að vera svo gamlir að verkfærin gátu ómögulega verið verk nútímamanna. Það vakti í sjálfu sér ekki mikla furðu því vísindamenn höfðu áður fundið leifar af eldri mannategundum fyrir utan Afríku.

 

Sú elsta er Homo erectus – ævaforn mannategund sem varð fyrst til að kveikja reglubundið elda. Erectus var til staðar í Georgíu fyrir 1,85 milljón árum og í Kína fyrir 1,7 milljón árum.

 

Elstu fundir af erectus í Afríku eru 1,9 milljón ára gamlir og kenningin hefur til þessa verið sú að tegundin hafi fyrst komið fram í Afríku og síðan flakkað yfir til Evrópu og Asíu. En uppgötvun Zhus umturnar þessari söguskoðun.

73 metra þykk jarðlög í Shangchen í Kína geyma ævaforn verkfæri sem kunna að endurskrifa sögu forfeðra okkar.

Zhu og kollegar hans skiptu jarðlögunum í Shang Chen í 17 hluta og aldursgreindu hvern og einn. Lögin náðu yfir 800.000 ár og sex elstu steinverkfærin reyndust vera 2,12 milljón ára gömul.

 

Þar með eru þau ekki aðeins 270.000 árum eldri en elstu steingervingar af Homo erectus fyrir utan Afríku, þeir eru einnig eldri en fyrstu Homo erectus í Afríku.

 

Það er ekki ljóst hvað þessi fundur Zhus þýðir nákvæmlega fyrir söguna af flakki manna um hnöttinn en augljóst er að þetta sýnir ekki heildarmyndina.

 

Sem betur fer geta greiningar á ævafornum prótínum brátt veitt þau svör sem vísindamenn skortir.

 

Okkar tegund kom fram í Asíu

Ef steinverkfærin í Shangchen voru búin til af Homo erectus hlýtur tegundin að hafa yfirgefið Afríku langtum fyrr heldur en vísindamenn hafa reiknað með – meira en 200.000 árum áður en afríska afbrigði tegundarinnar kom fram.

 

Þetta gengur þvert gegn viðteknum kenningum og nýjar útskýringar þarf til. Einn möguleiki er að Homo erectus hafi komið fram í Afríku langtum fyrr en ætlað er og að tegundin hafi einnig haldið þaðan fyrr.

 

Annar möguleiki er að steinverkfærin hafi verið búin til af allt annari Homo tegund sem hélt frá Afríku langt á undan erectus. Það gæti hafa verið fornari útgáfa af tegundinni Homo habilis sem líkist um margt öpum og er talinn vera forfaðir erectus.

 

Elsti fundur sem er kenndur við fyrirrennara Homo habilis er 2,8 milljón ára gamall og því myndi sú tegund hafa haft nægan tíma til að ferðast til Kína og smíðað áðurnefnd steinverkfæri.

Í Kína hafa vísindamenn fundið steinverkfæri sem eru allt að 2,12 milljón ára gömul.

Margir vísindamenn telja núna að Homo habilis sé of frumstæður til að tilheyra mannaættinni og þeir skilgreina hann þess í stað sem Australopithecus – þeirri ætt apamanna sem þróuðust síðar yfir í Homo-ættina. Hafi Australopithecus haldið snemma frá Afríku opnar það fyrir ákaflega umdeilda sviðsmynd.

 

Þessi fyrsti flakkari kann þannig að hafa lagt grunninn að Homo erectus og þar með allri mannaættinni í Asíu – en að síðar hafi erectus haldið til baka til Afríku – sem gengur þvert á þá viðteknu hugmynd að Afríka sé vagga Homo-ættarinnar.

 

Asía iðaði af tegundum

Þar til fyrir fáeinum áratugum töldu vísindamenn að flakkið frá Afríku hafi gerst í mörgum bylgjum af mismunandi Homo-tegundum og að erectus hafi verið sá fyrsti. Síðar fylgdi Homo heidelbergensis í fótsporin og í Evrópu þróaðist sú tegund í Neanderdalsmenn.

 

Að lokum flakkaði nútímamannneskjan, Homo sapiens, frá Afríku fyrir 60.000 árum. Sérhver bylgja flutti nýjar mannategundir út í heim þar sem þeir kepptu strax við fyrirrennara sína um bestu búsvæðin.

 

Nú er vitað að sagan er mun flóknari. Vísindamenn hafa á síðustu árum sýnt fram á að margar tegundir voru til staðar víðs vegar í Asíu.

 

Þetta á t.d. við um Denisova-mennina sem vísindamenn þekktu fyrst til árið 2010 þegar DNA-greiningar frá fingurbeini frá Síberíu sýndu að beinið hafði tilheyrt áður óþekktri tegund.

 

Samanburður á erfðaefni Denisova við Neanderdalsmenn og okkar eigin tegund sýndu að Denesova greindust fra okkar þróunarlínu fyrir um 550.000 árum og frá Neanderdalsmönnum fyrir um 300.000 árum. En erfðaefnið sýnir einnig að þessar þrjár tegundir eignuðust síðar börn hver með annarri þegar þær mættust í Evrópu og Asíu.

Í suðaustur Asíu var einnig að finna fjórðu mannategundina á sama tíma – Homo floresiensis sem var um einn metri á hæð.

 

Þessi tegund var í fyrstu talin beinn afkomandi Homo erectus en sumir sérfræðingar telja að Floresiensis eigi sér mun eldri rætur og sé komin frá Australopithecus.

 

Hið sama á við um nýuppgötvaða tegund, Homo luzonensis frá Filippseyjum. Auk þess vissu vísindamenn árið 2019 að Homo erectus hafði trúlega verið til staðar í Asíu þar til fyrir um 110.000 árum.

 

DNA og prótín mynda ættartré

Þessi nýja vitneskja um að mismunandi mannategundir hafi blandað genum saman síðustu 100.000 árin bendir líklega til að það hafi einnig átt sér stað áður.

 

Þetta breytir afstöðunni um að hver flökkubylgjan frá Afríku hafi skolað fyrri bylgjum burt af landakortinu.

 

Evrópa og Asía hafa – rétt eins og Afríka – verið byggðar mörgum mannategundum samtímis sem hafa lifað í nægjanlegri einangrun hver frá annarri til að þær náðu að þróast hver með sínum einkennum en hafi jafnframt verið nægjanlega líkar til að geta eignast börn saman þá sjaldan þær hittust.

 

Flakkararnir fylgdu hverjir á eftir öðrum

Landnám mannaættanna um heim allan er flókin saga sem varðar margar tegundir og hafa þær yfirgefið Afríku nokkrum sinnum. Sumar hafa þróast á leiðinni, aðrar hafa blandast á ferðalaginu og sumar kunna að hafa snúið aftur til Afríku.

Forkólfurinn nam land í Asíu og Afríku

Fyrsti landneminn í mannaættinni var Homo erectus sem virðist hafa haldið frá Afríku fyrir um 1,8 milljón árum. Dularfullir fundir á steinverkfærum benda til að fyrirrennari Homo erectus hafi verið til staðar í Kína þegar fyrir 2,12 milljón árum, svo mögulegt er að tegundin sé upprunnin í Asíu og dreifðist síðar til Afríku.

Blátt: Ferðir Homo erectus

Hvítt: Önnur möguleg ferð frá Asíu til Afríku af fyrri Homo erectus.

Nýjar mannategundir urðu til á leiðinni.

Neanderdalsmenn og Denisovar komu fram í Evrópu og Asíu eftir að sameiginlegur forfaðir þeirra yfirgaf Afríku fyrir um 500.000 árum. Forfaðirinn gæti hafa verið Homo heidelbergensis en kann einnig að vera Homo antecessor. Bæði Neanderdalsmenn og Denesovar blönduðu síðar genum við Homo sapiens fyrir utan Afríku.

 

Rautt: Ferðir sameiginlegra forfeðra

Appelsínugult: Neanderdalsmenn

Gult: Denisovar

Margar tilraunir gerðu okkur að drottnurum heims

Nýjar aldursgreiningar á fundum í Ísrael og Grikklandi benda til að fyrstu Homo sapiens hafi haldið frá Afríku fyrir minnst 210.000 árum – 150.000 árum fyrr en talið var. Allir núlifandi menn í Evrópu og Asíu eiga þó rætur í seinni bylgju manna fyrir um 100.000 til 80.000 árum.

 

Grænt: Ferðir Homo sapiens

 

DNA greiningar á núlifandi mönnum teikna upp mun nákvæmari mynd af ættarsögu okkar heldur en vísindamenn geta gert með því að bera saman form á steingervingum.

 

Smávægilegur mismunur í erfðaefni okkar getur sýnt hverjum við höfum blandast og hvar og hvernig það hefur gerst. Þetta þýðir að á síðustu árum hafa vísindamenn teiknað upp ættartré okkar með nýjum hætti.

 

Þetta erfðafræðilega ættartré er fljótandi stærð þar sem greinarnar skiptast á að þykkjast og þynnast, renna saman og skiljast aftur í sundur. Yngri steingervinga sem ennþá innihalda DNA má því næst staðsetja í ættartrénu þar sem gen þeirra passa best.

 

Og eldri steingervingar munu áfram öðlast sinn sess með kortlagningu á prótínum sem tekist hefur að ná út úr beinum og glerungi tanna. Til dæmis munu vísindamenn með hjálp þessara fornu prótína líklega brátt geta skorið úr um hvort hinn asíski Homo erectus sé kominn frá hinum afríska eða hvort þessu hafi verið öfugt farið.

 

Homo sapiens þjófstartaði ferðinni

Þessi nýja frásögn um drottnun mannaættanna í heiminum passar betur við marga steingervinga sem hafa fundist í Kína og hafa fram til þessa valdið vísindamönnum nokkrum heilabrotum.

 

Þegar árið 1978 dúkkaði höfuðkúpa af svokölluðum Dalimanni upp í miðhluta Kína. Fundurinn vakti mikla athygli því fyrirbærið líktist millistigi milli Homo erectus og Homo sapiens.

 

Síðari aldursgreiningar sýna að kúpan er um 260.000 ára gömul og árið 2009 greindu vísindamenn frá 110.000 ára gömlum kjálka frá Kína sem þeir eignuðu Homo sapiens.

Gen afhjúpa blæbrigðin

Í meira en 100 ár hafa vísindamenn grundvallað kenningar sínar um þróun mannkyns á smávægilegum mun í formi steingervinganna. Af þessu leiðir ofureinfaldað og misvísandi ættartré. Nú geta þeir skrifað sögu okkar út frá erfðafræðilegum upplýsingum í DNA og prótínum og ættartréð breytist í greinóttan runna þar sem greinarnar skiptast í sundur og mætast aftur.

1. Betri mynd af dreifingu

Erfðafræðileg kortlagning getur sýnt að tveir steingervingar séu af sömu tegund þrátt fyrir að þeir hafi fundist í mismunandi heimshlutum. Þannig fáum við mynd af því hvernig mismunandi tegundir dreifðust á ólíkum tímum.

 

2. Prótínin ná langt aftur

Elstu steingervingar af mönnum eru oft illa farnir og í brotum og þeir innihalda ekki DNA. Þess vegna er þróun okkar forfeðra í öndverðu enn ráðgáta. En greiningar á prótínum steingervinga geta nú tekið okkur milljónir ára aftur í tímann.

 

3. Afhjúpun á kynblöndun

Steingervingur getur líkst blöndu tveggja tegunda – ýmist vegna þess að hann sýnir breytingaskeið milli tegunda eða vegna þess að tegundirnar hafi blandast. Erfðafræðilegar rannsóknir geta afhjúpað hvor möguleikinn er sá rétti.

Þessir tveir fundir stangast á við hugmyndir manna um að Homo sapiens hafi fyrst flakkað frá Afríku fyrir 60.000 árum.

 

Margir vísindamenn efast um gildi þessara funda en hugmyndin um að Homo sapiens hafi haldið frá Afríku áður en talið hefur verið er studd af fjölmörgum öðrum fundum, þ.á m. 180.000 ára gömlum kjálka frá Ísrael og 210.000 ára gömlu höfuðkúpubroti frá Grikklandi.

 

Þessir fundir benda til að hópur Homo sapiens hafi líklega haldið í ferðalagið minnst 150.000 árum áður en menn ætluðu.

 

Á ferðum sínum hafa þeir mætt og blandast við margar aðrar tegundir og blendinga milli tegunda – nokkuð sem við getum alls ekki ímyndað okkur í dag, enda hefur jörðin einungis eina mannategund til að bjóða upp á.

 

GÁTA 3: HVERS VEGNA ERUM VIÐ ALEIN EFTIR?

 

Við sigruðumst á öðrum með vináttu

Fyrir 70.000 árum var Homo sapiens í útrýmingarhættu – tegund okkar taldi einungis 20.000 einstaklinga. En við stóðumst þá þolraun. Við sigruðumst á fjölda annarra mannategunda og lögðum undir okkur hnöttinn. Vísindamenn kortleggja nú uppskriftina að farsæld okkar og vinalegt viðmót kann að vera einn meginþáttur í þeim.

 

Háir, lágir, feitir, grannir, hvítir og svartir – ferð í sundlaugina getur auðveldlega kveikt þá hugmynd að það er ótrúlegur fjölbreytileiki fólginn í útliti okkar.

 

En allar núlifandi manneskjur eru furðulega líkar, sérstaklega ef við berum þær saman við þann fjölbreytileika sem réði ríkjum fyrir einungis 50.000 árum, þegar heimurinn var heimkynni margra mannategunda.

 

Undir húðinni er einungis afar lítill munur á öllum núlifandi mönnum og það nægir að horfa stutta stund á röntgenmynd til að sjá að öll tilheyrum við tegundinni Homo sapiens.

 

Þessi einsleitni blasir við vísindamönnum þegar þeir greina erfðaefni okkar. Það má bókstaflega segja að allir íbúar heims séu líkari erfðafræðilega séð heldur en tveir simpansar frá sama skógi.

 

Núna erum við eina mannategundin á hnettinum og fram til þessa hefur ekki verið hægt að útskýra það.

 

Eitthvað við Homo sapiens hlýtur að hafa veitt okkur einstakt forskot og einungis með því að greina erfðafræðilegan mun milli okkar og mannategunda fortíðar geta sameindalíffræðingar hnitað inn á hvað það er sem gerði okkar tegund svona farsæla og olli því að aðrar hurfu af sjónarsviðinu.

 

Okkar tegund var nærri aldauða

Það að við séum öll eins stafar af því að tegund okkar hefur dreifst hratt um hnöttinn og að íbúar jarðar voru eitt sinn afar fáir.

 

Breytileikar í erfðaefni okkar benda til að Homo sapiens hafi einungis talið um 20.000 einstaklinga fyrir um 70.000 árum síðan sem þýðir að tegundin var í bráðri útrýmingarhættu.

 

Loftslagsbreytingar kunna að vera orsök þess. Síðustu 15.000 ár hefur loftslagið verið tiltölulega stöðugt en fyrir 100.000 árum var það ákaflega breytilegt.

 

Íshulan yfir landinu hreyfðist fram og til baka og stór svæði voru til skiptis grösugir skógar og opnar sléttur eða skraufþurrar eyðimerkur. Þessar breytilegu aðstæður voru afar krefjandi fyrir aðrar mannategundir.

 

Við lifðum af meðan aðrar dóu út og vísindin keppast nú við að skýra hvers vegna sú er raunin.

Einstæð félagsfærni okkar er m.a. tengd geninu BAZ1B sem tengist svonefndu Williams-Beuren heilkenni.

Vísindamenn eiga erfitt með að finna líkamleg einkenni sem gætu gefið okkur hagnýtt forskot. Við höfum yfirleitt þakkað stórum heila okkar fyrir þennan árangur en Neanderdalsmenn voru með stærri heila en við.

 

Svarið leynist líklega dýpra í genum okkar og vísindamenn leita í stökkbreytingum sem kunna að skíra svonefnt „Great Sweep“ – þ.e.a.s. stökkbreytingar sem veita okkur forskot til að lifa af og dreifast hratt út í lífvænleg búsvæði.

 

Eitt dæmi eru stökkbreytingar í þeim genum sem stýra magni rauðra blóðkorna og gera mönnum kleift að lifa í þunnu lofti fyrir vikið.

 

Tíbetbúar bera tiltekið afbrigði af geninu EPAS1 sem ekki er að finna hjá öðru fólki í heiminum. Það fannst hins vegar hjá svonefndum Denisovum og vísindamenn telja nú að sú tegund hafi miðlað þessu afbrigði áfram til íbúa í Tíbet.

Þýskir vísindamenn rannsökuðu árið 2019 bein frá Tíbet sem var 106.000 ára gamalt. Þeir gátu ekki dregið DNA úr beininu en greining á prótínum þess sýndi að það væri komið frá Denisovum.

 

Denisovar aðlöguðust þannig aðstæðum í Tíbet og veittu nýjum stökkbreytingum sínum áfram til núverandi íbúa þar.

 

Sagan sýnir þannig með framúrskarandi hætti möguleikana sem felast í því að tengja DNA-greiningar á núlifandi þjóðum saman við DNA- og próteinrannsóknir á steingervingum.

 

Við höfum tamið okkur sjálf

Stökkbreytingar í EPAS1-geninu skópu „Great Sweep“ á hásléttunni í Tíbet en eigi vísindamenn að geta skýrt farsæld okkar tegundar þurfa þeir að finna erfðafræðilegan breytileika sem veitir þetta forskot samt sem áður. Einn einkennandi eiginleiki okkar er tungumálið.

 

Tungumálageta okkar er nátengd geninu FOXP2 en Neanderdalsmenn höfðu sama afbrigði gensins eins og við og því hefur það ekki gefið okkur sérstakt forskot miðað við þá.

 

Kannski er svarið fremur að finna í getu okkar til að lifa saman í nábýli í stórum hópum. Breski líffræðingurinn Richard Wrangham heldur því fram að þessi geta sé einstök fyrir Homo sapiens og sé niðurstaða af svokallaðri heimiliselsku eða tamningu heima fyrir.

 

Það þýðir að við höfum tamið okkur sjálf með sama hætti og við tömdum síðar t.d. villta úlfa og fengum þá miklu friðsamari hunda.

Við erum orðin krúttlegri

Nútímamaðurinn er með einkenni sem benda til að við höfum tamið okkur sjálf með sama hætti og við höfum gert við hunda, búfénað og önnur dýr. Sérkennandi líkamseinkenni okkar eru þar með einungis aukaverkun af því að tegund okkar hefur farið í gegnum náttúruval sem styrkir fremur friðsamlegt atferli heldur en árásargjarna hegðun.

 

1. Andlitið er orðið flatt

Miðað við aðrar mannategundir er andlit okkar lítið og flatt. Auk þess erum við með einkennandi holrými undir kinnbeininu sem ekki er að finna hjá öðrum tegundum. Þessi einkenni sem eru ennþá meira áberandi hjá börnum, veita okkur barnslega ásýnd allt lífið. Það sama má sjá hjá fleiri tömdum dýrum.

 

2. Tennurnar hafa skroppið saman

Homo sapiens er með smágerðari kjálka og minni tennur en t.d. Neanderdalsmenn. Það samsvarar þeim einkennum sem finnast hjá tönndum dýrum eins og t.d. hundum. Hjá mönnum kann hluti af þróuninni að stafa af breyttu mataræði eftir að landbúnaður kom fram.

 

3. Höfuðkúpan er orðin kúlulaga

Tamningarferlið hefur veitt okkur nánast kúlulaga höfuðkúpu, ólíkt t.d. Neanderdalsmönnum sem voru með aflanga kúpu. Auk þess skortir okkur dæld í hnakkanum sem þeir höfðu. Þróunin hefur gerst samfara því að heilar okkar hafa minnkað.

Hjá eiginlegum forfeðrum okkar áttu sér stað stökkbreytingar sem leiddu til meiri félagsfærni og þannig gátum við lifað fleiri saman í hópum án árekstra.

 

Atferli þetta reyndist afar vel og stökkbreytingarnar breiddust út í þessu svokallaða „Great Sweep“.

 

Þau gen sem kóða fyrir félagsfærni gegna auk þess mikilvægu hlutverki annars staðar í líkamanum – einkum í höfuðkúpunni. Þegar við tömdum úlfana og gerðum þá að félögum okkar varð trýni þeirra óvart styttra.

 

Með sama hætti eru flöt andlit okkar aukaafurð af þeim stökkbreytingum sem gerðu okkur félagslyndari.

 

Félagsfærni hindrar úrkynjun

Margir efast um ágæti kenningar Wranghams. En árið 2019 var hún stutt með rannsóknum á geninu BAZ1B.

 

Genið tengist þeim breytingum sem við sjáum hjá tömdum dýrum og þær manneskjur sem eru með svonefnt Williams-Beuren heilkenni sem stafar af stökkbreytingum í BAZ1B, eru sérlega vinalegar og eru með nánast „álfaandlit“ – þær manneskjur búa þannig yfir öfgafullri gerð af þeim dráttum sem einkenna nú tegund okkar.

 

Nú hafa vísindamenn sýnt fram á að BAZ1B hjá Homo sapiens er umtalsvert frábrugðið samsvarandi genum hjá Neanderdalsmönnum og Denesovum.

 

Stökkbreytingar í BAZ1B-geni okkar hafa veitt okkur margvíslegt forskot. Meðal annars hefur vinalegt viðmót okkar að líkindum auðveldað okkur að skiptast á genum við aðra hópa. Þannig höfum við forðast úrkynjun og það getur hafa skipt sköpum.

 

Velgengnin

Sköpun, samvinna og tungumál. Fjöldi hæfileika gerði okkur að drottnurum jarðar – og margir þessara hæfileika voru til staðar hjá forfeðrum okkar.

Sköpunargáfa færði okkur eldinn

Frumstæð steinverkfæri voru þegar notuð af svonefndum suðuröpum sem ætt okkar er komin af. En með Homo erectus var uppfinningasemin meiri og tegundin lærði að nota eld.

 

Nýtt genaafbrigði veitti okkur tungumálið

Getan til að tala saman er einn grundvöllur velgengni okkar. Eiginleiki talsins er m.a. tengdur afbrigði af geninu FOXP2 sem kom fram þegar tegund okkar greindist frá Neanderdalsmönnum og Denisovum.

 

Samvinna lagði stóra bráð að velli.

Samvinnugeta okkar reyndist afar vel, ekki síst þegar leggja þurfti stóra bráð að velli. Þessi eiginleiki nær lengra aftur en til Homo sapiens því vitað er að t.d. Neanderdalsmenn veiddu líka stór dýr.

 

Mikið rými studdi fjölgun

Tegund okkar hefur hæfileikann til að lifa í stórum fjölmennum hópum – kannski sem afleiðingu af því að við höfum tamið okkur sjálf. Umburðarlynt atferli hefur náð fótfestu í þróuninni meðan hinir æstu og árásargjörnu hreinsuðust út.

 

Mikil þolinmæði kom fæðu á borðið

Homo sapiens er líklega eina mannategundin sem hefur þróað landbúnað. Orsökin er kannski sú að við búum yfir einstakri þolinmæði sem gerir okkur kleift að strita fyrir ávinningi í fjarlægri framtíð.

„DNA-rannsóknir hafa sýnt dæmi um að hópar Neanderdalsmanna hafa verið afar úrkynjaðir en það virðist sem að Homo sapiens hafi búið yfir strategíu gegn úrkynjun og kann að hafa sótt styrk sinn í mikla félagsfærni sem hefur gert okkur kleift að finna maka fyrir utan viðtekinn hóp,“ segir Eske Willerslev frá Kaupmannahafnarháskóla.

 

Hann áréttar samt að aðrir ytri þættir kunni að hafa verið heppilegir fyrir tegund okkar. Loftslagsbreytingar sem ollu þurrara umhverfi og varð til að skógarnir rýrnuðu varð til þess að nauðsynlegt reyndist að veiða bráð á opnum sléttum.

 

Það hentar ágætlega okkar tegund sem er ákaflega vel byggð fyrir langhlaup. Nákvæmlega hvers konar aðlögun það var sem veitti tegund okkar afgerandi forskot er ennþá óljóst.

 

En á komandi áratugum munu ný verkfæri sameindalíffræðinga líkast til laða fram þekkingu úr þeim gömlu steingervingum sem geta fært okkur nær endanlegu svari.

BIRT: 24/01/2022

HÖFUNDUR: Jens E. Matthiesen

HÖFUNDARÉTTUR MYNDA: © CESAR MANSO/AFP/Ritzau Scanpix, Javier Trueba/MSF/SPL, © Shutterstock,© Zhaoyu Zhu, John Gurche, © Kennis & Kennis, ENTRESSANGLE/E. DAYNES/SPL, Ritzau Scanpix,© David Parker/ANL/Shutterstock,

vinsælustu greinarnar

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu með áskrifandi að blaðinu?

Áskrifendur geta fengið áskrift af vefnum hér

FÁÐU AÐGANG AÐ VÍSINDI.IS

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is