Grad: Rijeka
Danas: 17° djelomično oblačno
Sutra: 6° 16° djelomično oblačno
23. studenoga 2017.
Evolucijska genetika

MALA ŠPILJA VINDIJA Kod Varaždina postoji najvažnija svjetska riznica DNK tajni ljudske povijesti

Foto: Thomas Higham
Foto: Thomas Higham
Autor:
Objavljeno: 12. listopad 2017. u 7:24 2017-10-12T07:24:00+02:00

Ostaci koje je još sedamdesetih godina u špilji kraj Varaždina pronašao i znanstveno opisao Mirko Malez, sadrže, tvrde stručnjaci, najbolju neandertalsku DNK na svijetu. To potvrđuju dva nova genetska istraživanja koja su pomoću ostataka iz Vindije riješila neke evolucijske nedoumice, a na kojima su surađivali i hrvatski stručnjaci

Neandertalci – nama, »modernim ljudima« najbliži evolucijski srodnici – danas možda više no ikada prije golicaju maštu znanstvenika. Razvoj znanosti u ovaj je segment proučavanja povijesti, naime, u novom mileniju uveo posve novi moment – genetiku. Rapidni napredak tehnologije danas tako iz godine u godinu kroz arheološke nalaze otkriva sve točniji pogled u ljudsku evoluciju, a usporedba genoma neandertalca i modernog čovjeka nudi znanstvenicima jedinstvenu perspektivu ljudskog razvoja. Upravo zbog ovog genetičkog zaokreta, mala je hrvatska špilja Vindija, smještena u blizini Varaždina, posljednjih godina postala možda i najvažnija svjetska riznica DNK tajni ljudske evolucije.

Ostaci koje je još sedamdesetih godina u špilji Vindiji pronašao i znanstveno opisao poznati hrvatski paleontolog, speleolog i geolog Mirko Malez, sadrže, tvrde stručnjaci, najbolju neandertalsku DNK na svijetu. Potvrđuju to i dva »friška« iznimna znanstvena rada – jedan objavljen početkom rujna u prestižnom časopisu PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), a drugi ovog tjedna u još prestižnijem Sciencu, u kojima su upravo pomoću ostataka iz Vindije razriješene još neke evolucijske nedoumice.

»Mlade« kosti

Iako je količina neandertalskih ostataka pronađenih u Vindiji puno manja od one u široj javnosti poznatijem krapinskom nalazištu, lokacija kraj Varaždina znanstvenicima je zanimljivija zbog same prirode ostataka – vindijski neandertalci već neko vrijeme važe za »najkasnije« na svijetu, što bi značilo da su njihovi ostaci svojedobno senzacionalno datirani u razdoblje prije otprilike 32 tisuće godina, odnosno u vrijeme kad su moderni ljudi već došli u ovaj dio Europe. S obzirom na to da su genetske analize već prije pokazale da su se anatomski moderni ljudi i neandertalci u nekom trenutku »miješali«, pitanje gdje i kada su te dvije vrste međusobno koegzistirale nastavlja intrigirati znanost. Svojedobno datiranje ostataka iz Vindije potaknulo je teorije da su se upravo neandertalci koji su tada nastanjivali hrvatsku špilju susretali s modernim ljudima, a tome su u prilog govorili i ostaci »naprednog« oruđa pronađeni u istom sloju u kojem su se nalazile i »mlade« neandertalske kosti.

Ostaci pronađeni u špilji Vindiji sadrže najbolju neandertalsku DNK na svijetu / Foto Thomas HIGHAM

Nedavno istraživanje Thibauta Deviesea sa Sveučilišta u Oxfordu pobija međutim tu teoriju. Deviese i suradnici analizirali su četiri uzorka kostiju, od kojih je jedan prethodno bio neidentificiran, koristeći sofisticiranu radio-karbonsku analizu koja im je omogućila da precizno otklone moguće kontaminacije modernim »zagađivčima« poput onih iz konzervacijskog materijala. Znanstvenici su ostatke na taj način datirali kao starije od 40 tisuća godina, sugerirajući da su se ostaci u slojevima pomiješali uslijed vremena, te da napredno oruđe iz paleolitika nije nužno postojalo istovremeno kad i »kasni« vindijski neandertalci. No bez obzira na ispravke u »datiranju«, ostaci pripadnika ove drevne ljudske vrste koji su obitavali u špilji u Hrvatskom zagorju ipak su, istraživanja pokazuju, genetički zanimljiviji od bilo kojih igdje drugdje pronađenih ostataka.

Iznimna kvaliteta

U radu koji je ovog tjedna izašao u Sciencu, znanstvenici s njemačkog instituta obavili su pak kako su pomoću ostataka iz Vindije uspjeli dobiti tek drugi neandertalski genom ikad koji je sekvenciran u potpunosti i s iznimnom razinom kvalitete. Dosad je naime sekvencirano pet genoma neandertalaca, no samo je jedan, onaj proizašao iz ostataka u Sibiru, bio visoke kvalitete.

Foto MPI EVA

Kay Prüfer i njegovi suradnici s Max Planck instituta za evolucijsku antropologiju u Leipzigu ovog su puta pak analizirali milijarde DNK fragmenata iz uzorka kostiju neandertalke nazvane 33.19 koja je u Vindiji živjela prije otprilike 52 tisuće godina i tako uspjeli sekvencirati drugi po redu genom visoke kvalitete. Upravo zbog činjenice da se radi o populaciji koja je živjela u kasnijem razdoblju, pokazalo se da je vindijska neandertalka bliža srodnica neandertalaca koji su se miješali s modernim ljudima nakon što se naša vrsta raširila s afričkog kontinenta – dakle precima Europljana i Azijata – nego što je to bio neandertalac čiji su ostaci nađeni u Sibiru.

injenica da je novi genom bolje genetski povezan s današnjim ljudima znanstvenicima je omogućila cijeli niz novih otkrića, pa su tako potvrdili prijašnja nagađanja da su neandertalci živjeli u malim i izoliranim zajednicama od otprilike 3000 jedinki, osporili teoriju da su se neandertalci uobičajeno razmnožavali među članovima obitelji, te u konačnici iskoristili genom da bi analizirali razlike i »protok« gena između neandertalaca, Denisovaca (još jedne izumrle prapovijesne ljudske vrste) i modernih ljudi. Između ostalog, zaključili su da moderni ljudi nose čak do 2,6 posto neandertalske DNK – više no što se prije smatralo.

Pomoću novog genoma iz Vindije identificirali su i cijeli dijapazon novih genskih varijanti koji danas utječu na razinu kolesterola i vitamina D u našim tijelima, poremećaje hranjenja, akumulaciju masnoća, te nastanak reumatoidnog artritisa, šizofrenije i načine kako naše tijelo reagira na antipsihotike.

Mateja Hajdinjak / Foto Alexander HUEBNER

– Do sada je postojao samo jedan neandertalski genom visoke kvalitete koji bi nam omogućio da vidimo dvije varijante koje individua nasljeđuje od roditelja. Taj je potjecao od ostataka iz južnog Sibira, dakle ruba područja na kojem su neandertalci živjeli. Ovaj novi genom je proizašao iz ostataka u Hrvatskoj, dakle centralnije njihovoj geografskoj distribuciji. Zbog veće genetske povezanosti on nam je omogućio da identificiramo veći postotak neandertalske DNK kod današnjih ljudi i nađemo više genskih varijanti koje ili doprinose riziku od bolesti ili ih, u slučaju nekih poremećaja hranjenja, štite od njih«, pojasnio je Svante Pääbo, poznati biolog specijaliziran za evolucijsku genetiku i direktor Max Planck Instituta za evolucijsku antropologiju u sklopu kojeg se provodilo i ovo istraživanje. Pääbo i suradnici genetskim se analizama na ostacima iz Vindije bave već više od desetak godina.

Izvanredna lokacija

Naime, iako postoji više nalazišta ostataka neandertalaca u Europi, kod svih je, pojasnio nam je on dalje, izazov pronaći kost koja bi sadržavala dovoljno neandertalske DNK i ne previše bakterijske DNK.

– Fragment kosti iz Vindije sadržavao je oko 10 posto »čiste« neandertalske DNK. Sekvencirali smo 24 milijarde DNK fragmenata koristeći tehnike za izvlačenje i procesuiranje drevne DNK koje smo razvili tijekom prošlih deset godina. To je bilo dovoljno da sekvenciramo genom iste kvalitete poput genoma koji možemo sekvencirati iz neke danas živuće osobe. Špilja Vindija, je uz špilju Denisova u Sibiru, najvažnija lokacija u svijetu za prikupljanje DNK drevnih izumrlih ljudskih vrsta. Upravo je na temelju ostataka iz Vindije dobiven prvi genom 2010. godine. Iako je on bio lošije kvalitete nego ovaj koji smo sad sekvencirali, već nam je i on omogućio da otkrijemo da se neandertalska DNK nalazi u svakom čovjeku koji danas živi izvan Afrike. Razlog ovih uspješnih istraživanja je i činjenica da je DNK iz Vindije očuvana bolje nego ona iz ostalih nalazišta. Radi se o uistinu izvanrednoj lokaciji. Vrlo smo zahvalni da možemo raditi s materijalom iz Vindije zahvaljujući našoj dugogodišnjoj suradnji s Hrvatskom akademijom znanosti i umjetnosti, zaključio je Pääbo.

Na zanimljivim istraživanjima uz ove najpoznatije svjetske eksperte rade i mnogi hrvatski znanstvenici. Osim hrvatskih arheologa i paleoantropologa koji se istraživanjem Vindije bave već duži niz godina, na samim DNK analizama u sklopu prestižnog Max Planck instituta već neko vrijeme rade i mlade hrvatske znanstvenice Petra Korlević i Mateja Hajdinjak. Njihov doprinos bio je velik i na spomenuta dva recentna istraživanja.

Zlatna rupa

Za potrebe rada objavljenog u PNAS-u, koji je kolaboracija Max Planck Instituta i laboratorija za datiranje ugljikom-14 iz Oxforda, te arheologa iz Zagreba, Mateja i Petra su bile zadužene za uzorkovanje kosti i DNA analizu.

– Za dvoje uzoraka uspjele smo sastaviti kompletan mitohondrijski genom i pokazati da upadaju u neandertalsku granu na mitohondrijskom stablu koje uključuje i moderne ljude. Treći uzorak nažalost nije imao dovoljno očuvanu DNK za rekonstrukciju kompletnog mitohondrija, ali bilo je dovoljno sekvenci za dokazat da je također riječ o neandertalcu«, ispričala nam je Petra, inače kćer našeg poznatog astronoma Korada Korlevića.

Što se pak tiče istraživanja objavljenog u Sciencu, upravo je Petra otkrila da, među 20-tak morfološki neprepoznatljivih fragmenata kosti neandertalaca iz Vindije, kost jedinke 33.19 ima vrlo očuvanu neandertalsku DNK.

– Ta je kost bila i dovoljno velika da se može uzorkovati na nekoliko mjesta s nadom da ćemo naći »zlatnu rupu« ili dio koji bi imao posebno dobro očuvanu neandertalsku DNK. Nakon dosta pokušaja uspjeli smo ubosti pravu rupu i proizvesti ekstrakt vrlo bogat neandertalskom DNK s vrlo malo kontaminantne ljudske DNK. Moj dio je primarno bio u laboratoriju pratiti što je sve rađeno s tom kosti i identificirati najbolji ekstrakt. Od toga su onda rađene »DNA biblioteke« za sekvenciranje, u čiju smo produkciju bile uključene i Mateja i ja. Jednom kad je sekvenciranje dovršeno krenule su analize, u koje je bila uključena Mateja«, pojasnila nam je Petra.

Uništavanje nalazišta

Hrvatski arheolog Ivor Karavanić, profesor na Odsjeku za arheologiju Filozofskog fakulteta u Zagrebu, koji špilju Vindija istražuje još od devedesetih godina pomalo žali da je recentno istraživanje Deviesea i suradnika na kojem je i sam surađivao pokazalo da u Vindiji ipak vjerojatno nije bilo susreta neandertalaca i modernih ljudi, iako smatra da to treba još potvrditi dodatnim analizama pronađenih ostataka sofisticiranog oruđa – šiljaka. Karavanić nam je objasnio da je u Vindiji kroz tri različita sloja pronađena upravo nevjerojatno kombinacija najrazličitijih ostatka iz raznih razdoblja povijesti, od onih iz paleolitika, neolitika pa do starorimskih novčića. Osim svjedočanstava o ljudskom razvoju, pronađeno je i puno ostataka faune, od špiljskog medvjeda do životinja kojima su se hranili neandertalci. Karavanić, međutim, upozorava da ova znanstveno i povijesno iznimno vrijedna lokacija nije dovoljno zaštićena.

– Smatram da fizička barijera u obliku ograde nije dovoljna. Ona je već bila prerezana i zna se da su tamo neovlašteno dolazili pojedinci koji su na samom lokalitetu kopali i tako uništavali »profile« nalazišta. Postojeća zaštita je daleko ispod svjetskih standarda čuvanja takvih lokaliteta i u opasnosti smo da izgubimo ovu vremensku kapsulu na kojoj još uvijek ima posla«, zaključuje Karavanić.

Novi list pratite putem aplikacija za Android, iPhone/iPad ili Windows Phone.

HNK Rijeka