În urmă cu aproximativ 20.000 de ani, când calotele de gheață acopereau suprafețe uriașe ale emisferei nordice, supraviețuirea oamenilor depindea de mai mult decât de foc, adăposturi și haine. Adaptarea oamenilor la frig ar fi putut avea și o componentă genetică, iar un nou studiu sugerează că strămoșii populației Jōmon din Japonia au dezvoltat, treptat, mecanisme care îi ajutau să facă față temperaturilor scăzute.
Un studiu publicat în Science Andvances oferă o perspectivă interesantă asupra felului în care evoluția a lucrat, în timp, asupra organismului uman.
O populație care păstrează urmele unei lumi înghețate
Cultura Jōmon a existat în arhipelagul japonez aproximativ între anii 16.000 și 3.000 î.Hr. Oamenii care au aparținut acestei culturi au lăsat în urmă vase de ceramică, figurine și alte vestigii arheologice, dar și ceva mai greu de observat: informații genetice despre adaptările strămoșilor lor.
O echipă de cercetători condusă de Yusuke Watanabe și Yoshiki Wakiyama, de la Universitatea din Tokyo, a analizat genomurile a 42 de indivizi Jōmon. Dintre aceștia, 25 proveneau din resturi datate între aproximativ 5.400 și 2.300 de ani în urmă, iar alte 17 genomuri fuseseră publicate anterior. Deși aceste persoane au trăit mult după încheierea ultimei perioade glaciare, materialul lor genetic păstra semnale care puteau fi urmărite până la strămoși mult mai vechi.
Cercetătorii consideră că populația Jōmon reprezintă o resursă deosebit de valoroasă pentru studierea adaptărilor umane din Eurasia de Est în timpul Paleoliticului superior. Izolarea relativă a arhipelagului japonez a contribuit la păstrarea unor caracteristici genetice care, în alte populații, sunt mai dificil de identificat.
Cum poate corpul să producă căldură fără să tremure
Una dintre cele mai interesante descoperiri se referă la termogeneza fără frisoane, proces prin care organismul produce căldură fără contracțiile musculare rapide asociate tremuratului. Acest mecanism are loc în special în țesutul adipos brun, cunoscut și sub numele de grăsime brună.
Spre deosebire de grăsimea albă, care este asociată în principal cu depozitarea energiei, grăsimea brună poate utiliza acizii grași pentru a genera căldură. Ea conține mitocondrii bogate în proteine implicate în producerea energiei, iar una dintre cele mai importante este UCP1, care permite disiparea unei părți din energia metabolică sub formă de căldură.
Studiul a identificat mai multe variante genetice asociate cu acest tip de termogeneză. Una dintre ele, legată experimental de producerea de căldură în grăsimea brună, avea o frecvență de aproximativ 73% în genomurile Jōmon analizate, comparativ cu aproximativ 17% în populațiile est-asiatice actuale. Diferența nu dovedește, de una singură, că acești oameni erau mai rezistenți la frig, dar reprezintă un semnal compatibil cu o selecție naturală favorabilă adaptării la temperaturi scăzute.
Grăsimea nu înseamnă doar izolație termică
Când ne gândim la supraviețuirea în climate reci, prima idee este că un strat mai gros de grăsime ar putea ajuta la păstrarea căldurii. Însă metabolismul grăsimilor are un rol mai complex.
Cercetătorii au identificat și variante genetice asociate cu masa corporală și cu modul în care sunt procesate grăsimile din sânge. Împreună, aceste caracteristici ar fi putut ajuta organismul să depoziteze energie și să o pună mai ușor la dispoziția țesutului adipos brun, unde putea fi utilizată pentru producerea de căldură.
Această posibilitate este importantă deoarece adaptarea la frig nu înseamnă doar „a avea mai multă grăsime”. Ea poate implica felul în care organismul stochează energia, o transportă și o consumă atunci când temperatura mediului scade.
O asemănare surprinzătoare cu populațiile Inuit
Când cercetătorii au comparat genomurile Jōmon cu cele ale altor populații, au observat că, într-o regiune asociată cu procesarea acizilor grași, Jōmon erau mai asemănători cu populațiile Inuit din Groenlanda decât cu populațiile est-asiatice actuale.
Această asemănare nu înseamnă că cele două populații au aceeași origine recentă sau că au trecut prin aceleași evenimente istorice. Cercetătorii propun, mai degrabă, un exemplu de evoluție convergentă: două populații diferite ajung să dezvolte adaptări asemănătoare deoarece se confruntă cu presiuni de mediu similare.
În cazul Jōmon, dovezile genetice sunt susținute și de arheologie. Ceramica Jōmon timpurie indică faptul că resursele acvatice aveau un rol important în alimentație, iar dieta bogată în proteine și grăsimi ar fi putut reprezenta o sursă importantă de energie într-un mediu rece.
Adaptarea oamenilor la la frig nu s-a produs dintr-odată
Una dintre cele mai interesante întrebări este cum pot cercetătorii identifica urmele unei adaptări la frig în genomuri care aparțin unor oameni ce au trăit cu mii de ani mai târziu.
Pentru a răspunde, echipa de cercetători a urmărit modul în care frecvența unei variante genetice asociate cu frigul s-a schimbat de-a lungul timpului. Analiza a sugerat că selecția naturală a acționat mai puternic asupra acestei variante în timpul ultimei perioade glaciare decât după încheierea ei.
Rezultatele indică și faptul că adaptarea nu a fost un eveniment unic. Unele variante asociate cu frigul erau deja prezente la populații înrudite cu strămoșii sudici ai Jōmon, în timp ce altele au devenit mai frecvente pe măsură ce populația a evoluat și s-a deplasat către regiuni mai reci.
Cu alte cuvinte, adaptarea oamenilor la frig ar fi putut avea loc pas cu pas, prin acumularea unor modificări genetice care au devenit mai avantajoase pe măsură ce mediul se răcea.
Ce ne spune această descoperire despre evoluția umană
Studiul nu demonstrează că oamenii Jōmon erau „construiți pentru frig” și nici că variantele genetice identificate explică singure supraviețuirea lor. Cercetătorii subliniază că interpretarea fiziologiei unor oameni care au trăit cu mii de ani în urmă este dificilă, mai ales atunci când alimentația și mediul lor diferă considerabil de cele ale populațiilor moderne.
Totuși, rezultatele oferă o imagine fascinantă asupra modului în care evoluția umană poate lăsa urme în genom. Oamenii au supraviețuit schimbărilor climatice nu doar prin invenții și comportamente, ci și prin modificări biologice care le-au permis organismelor să funcționeze în condiții extreme.
Studiul arată, de asemenea, cât de importantă este paleogenomica pentru înțelegerea diversității umane actuale. Unele variante genetice care influențează metabolismul sau alte trăsături legate de sănătate pot avea origini în adaptări care au fost favorizate de mediile în care au trăit strămoșii noștri.
Sursa: Science Alert