Eksperimen Lari Jarak Jauh Dapat Mengungkap Asal Usul Genetika Manusia

Selama berbulan-bulan, sebuah tim peneliti di San Diego mengamati tikus yang direkayasa secara genetis.

Para ilmuwan berusaha mengungkap efek gen kecil yang tidak bekerja dengan baik pada manusia selama jutaan tahun. Tikus baru-baru ini menyelesaikan latihan dan hasilnya, diterbitkan di Prosiding Masyarakat Kerajaan B, menunjukkan bahwa detail genetik ini tidak hanya menjadikan manusia pelari hebat, tetapi berpotensi memainkan peran penting dalam evolusi kita sendiri.

Ada banyak teori tentang fitur apa yang membedakan nenek moyang manusia dari paket. Bahkan ada yang mengatakan bahwa mereka menggunakan jamur ajaib dan menemukan alat mana yang digunakan. Jarak berjalan dengan kecepatan moderat (juga disebut "hipotesis daya tahan berjalan") adalah teori lain, karena itu adalah salah satu dari beberapa hal fisik yang tampaknya manusia pandai, jelas Ajit Varki, Ph.D, penulis senior studi tersebut. dan seorang profesor kedokteran seluler dan molekuler di The University of California, San Diego.

Makalah Varki menyajikan teori yang berpusat di sekitar perubahan genetik penting yang ia yakini memberi otot kita kekuatan untuk menempuh jarak itu dan menjajah sebagian besar dunia. Ini bukan gen, melainkan penghapusan beberapa DNA penting yang membuatnya tidak berguna. Makalah ini menunjukkan bahwa gen lumpuh ini, yang disebut CMAH, terjadi kira-kira dua juta tahun yang lalu, hampir sama ketika beberapa leluhur manusia purba mulai meninggalkan Afrika.

“Dua juta tahun yang lalu muncul garis keturunan yang disebut ini Homo yang akhirnya memunculkan kami. Mereka mungkin memiliki otot yang kuat seperti manusia modern awal, dan mereka mungkin mulai berlari dan berburu, dan melakukan segala macam hal, ”kata Varki Terbalik. "Jadi kami memperhatikan kebetulan: bahwa mutasi kami mungkin terjadi sekitar waktu yang sama."

Asal Genetik dari Homo ?

Saat ini, manusia modern masih tidak memiliki gen CMAH yang berfungsi, tetapi banyak makhluk lain mulai dari sapi hingga simpanse. Ketika Varki merobohkan CMAH gen ini pada tikus dengan distrofi otot, ia memperhatikan bahwa mereka menunjukkan gejala penyakit seperti manusia yang tidak seperti biasanya. Tetapi mereka juga bagus dalam sifat manusia yang berbeda: lari jarak jauh.

"Jadi, seorang mahasiswa pascasarjana mengambil treadmill dan kami mencobanya," katanya. "Rendah dan lihatlah, tikus-tikus itu memanjat keluar dari kotak. Bahkan tanpa pelatihan, mereka sudah lebih baik dalam berlari daripada tikus asli."

Tikus tanpa CMAH memiliki daya tahan berlari 30 persen lebih besar daripada populasi kontrol. Rata-rata, mereka berlari 20 persen lebih jauh, dan 12 persen lebih cepat.

Dia juga memperhatikan aspek penting lain yang dia percaya memperkuat kasusnya bahwa kehilangan CMAH membantu memperkuat pentingnya lari jarak jauh dalam evolusi manusia. Tikus dengan CMAH tersingkir melihat kesuburan berkurang dengan tikus yang masih memiliki gen. Singkatnya, mereka jauh lebih berhasil berkembang biak dengan tikus lain tanpa CMAH. Jika efek ini terjadi pada manusia jutaan tahun yang lalu, mungkin membantu memperbaiki penghapusan dalam populasi, menciptakan perubahan genetik berkelanjutan yang ada hingga hari ini.

"Jika kita menyatukan kedua hal itu, tetapi kita masih mencari bukti pasti tentang ini, ini menunjukkan bahwa ini adalah asal mula genus homo," tambahnya. “

Tetapi hari ini, Vary menambahkan bahwa penghapusan ini adalah pedang bermata dua. Meskipun tikus dengan penghapusan CMAH adalah atlet hebat, mereka juga rentan terhadap diabetes terhadap penyakit umum yang menyerang manusia saat ini. Bahkan pada awal, tikus-tikus ini telah mempertahankan kadar glukosa darah tinggi, salah satu faktor risiko utama penyakit.

"Ternyata tikus-tikus ini lebih rentan terhadap diabetes tipe II," katanya. Semua orang menganggap diabetes sebagai hal yang sangat buruk. Tetapi jika Anda hidup melalui masa kelaparan, bukan ide yang buruk untuk mempertahankan kadar glukosa Anda."

Hari-hari ini, itu bukan lagi masalahnya tetapi penghapusan tetap ada, mungkin keuntungan evolusi sebelumnya yang telah menjadi kutukan modern.

Sebuah Petunjuk dalam Rantai Gula Seluler

Hilangnya CMAH secara fungsional pada tikus dan manusia ini menciptakan perubahan dalam cara otot memproses oksigen, membuat mereka lebih tahan terhadap kelelahan. Eksperimen Varki menunjukkan ini: tikus dengan CMAH mencapai kelelahan otot tiga menit dalam tes lari paksa, sedangkan yang tanpa gen rata-rata bertahan tujuh menit.

Tetapi dia juga mencatat bahwa CMAH memiliki efek pada setiap sel dalam tubuh bukan hanya sel otot. Secara khusus itu mempengaruhi "hutan lebat" rantai gula yang ada di setiap sel. Pembentuk rantai terakhir dari rantai ini adalah asam siasalik. Banyak makhluk di dunia menghasilkan dua tipe asam siasalik karena mereka dapat mengkonversi satu jenis ke jenis lain melalui enzim (pekerja molekuler yang membuat hal-hal terjadi dalam tubuh) yang dihasilkan oleh gen CMAH. Tapi manusia tidak bisa membuat konversi ini terjadi.

"Pada manusia kita kehilangan kemampuan untuk mengubah jenis pertama menjadi jenis kedua," jelasnya. “Jadi kita semacam lebih dari satu jenis, dan kurang jenis lainnya. Dan itu terdengar seperti hal yang halus, tetapi asam sialat ini saya yakin memiliki banyak fungsi."

Perbedaan biokimia yang kecil ini tidak secara langsung mempengaruhi bagaimana otot-otot kita memproses oksigen, tetapi tim Varki akan mencari bukti untuk mendukung hipotesisnya bahwa gen ini merupakan fondasi dari genus. Homo dalam catatan fosil. Asam siasalik yang dimiliki manusia ini berlimpah meninggalkan jejak molekuler: metabolit yang dapat bertahan hidup dalam fosil. Langkah selanjutnya adalah melihat kapan dalam rekaman fosil kita mulai melihat tingkat yang lebih tinggi dari herring merah molekuler.

Ini adalah permainan detektif yang sederhana, jika dia bisa mendapatkan sedikit spesimen berharga yang harus kita miliki dan melakukan penelitian ini dalam penelitian dengan cara yang tidak merusak. Tha mengatakan percobaan ini juga harus direplikasi - versi CMAH tikus bisa berbeda dari yang manusia, setelah semua.

"Itu hanya salah satu firasat di mana semuanya cocok," tambahnya. "Tapi buktinya datang dari benar-benar melihat fosil."

Bahkan jika dia tidak dapat mengkonfirmasi hipotesis evolusinya, hasil eksperimennya telah mengungkapkan fakta penting: bahkan jika Anda benci untuk berlari, gen Anda menunjukkan kemungkinan lebih baik daripada yang Anda pikirkan.