BLOOMINGTON, Indiana — Długość konkretnego pokolenia może nam wiele powiedzieć o biologii i organizacji społecznej człowieka. Teraz naukowcy z Indiana University mogą określić średni wiek, w jakim kobiety i mężczyźni mieli dzieci w historii ewolucji człowieka, dzięki nowej metodzie, którą opracowali przy użyciu mutacji DNA.

Mateusz Hahn. Zdjęcie: Alex Kumar, Indiana University

Naukowcy stwierdzili, że ta praca może pomóc nam zrozumieć wyzwania środowiskowe, przed którymi stanęli nasi przodkowie, a także pomóc nam w przewidywaniu wpływu przyszłych zmian środowiskowych na społeczeństwa ludzkie.

„Dzięki naszym badaniom nad współczesnymi ludźmi zauważyliśmy, że możemy przewidzieć wiek, w którym ludzie będą mieli dzieci na podstawie typów mutacji DNA, które pozostawili swoim dzieciom” – powiedział współautor badania Matthew Hahn, wybitny profesor biologii w College of Arts and Sciences oraz informatyki w Luddy School of Informatics, Computing and Engineering w IU Bloomington. „Następnie zastosowaliśmy ten model do naszych ludzkich przodków, aby określić, w jakim wieku nasi przodkowie się rozmnażali”.

Według badań opublikowanych dzisiaj w Science Advances, których współautorem jest doktor habilitowany IU, Richard Wang, średni wiek, w jakim ludzie mieli dzieci w ciągu ostatnich 250 000 lat, wynosi 26,9 lat. Co więcej, ojcowie byli konsekwentnie starsi, średnio 30,7 lat, niż matki, średnio 23,2 lat, ale różnica wieku zmniejszyła się w ciągu ostatnich 5000 lat, a najnowsze szacunki badania dotyczące wieku matek wynoszą średnio 26,4 lat. Zmniejszająca się różnica wydaje się być w dużej mierze spowodowana tym, że matki mają dzieci w starszym wieku.

Richarda Wanga. Zdjęcie z Uniwersytetu Indiany

Oprócz niedawnego wzrostu wieku matki w momencie porodu, naukowcy odkryli, że wiek rodziców nie wzrastał równomiernie od przeszłości i mógł spaść około 10 000 lat temu z powodu wzrostu populacji zbiegającego się z rozwojem cywilizacji.

„Te mutacje z przeszłości kumulują się z każdym pokoleniem i istnieją dzisiaj u ludzi” – powiedział Wang. „Możemy teraz zidentyfikować te mutacje, zobaczyć, jak różnią się one między rodzicami płci męskiej i żeńskiej oraz jak zmieniają się w zależności od wieku rodziców”.

DNA dzieci odziedziczone po rodzicach zawiera około 25 do 75 nowych mutacji, co pozwala naukowcom porównać rodziców i potomstwo, a następnie sklasyfikować rodzaj mutacji, która wystąpiła. Przyglądając się mutacjom u tysięcy dzieci, badacze z IU zauważyli pewien wzorzec: rodzaje mutacji, które otrzymują dzieci, zależą od wieku matki i ojca.

Poprzednie podejścia genetyczne do określania historycznych czasów generacji opierały się na złożonych efektach rekombinacji lub mutacji rozbieżności sekwencji współczesnego ludzkiego DNA ze starożytnymi próbkami. Ale wyniki zostały uśrednione zarówno dla mężczyzn, jak i kobiet oraz w ciągu ostatnich 40 000 do 45 000 lat.

Hahn, Wang i ich współautorzy zbudowali model, który wykorzystuje mutacje de novo – zmianę genetyczną, która po raz pierwszy występuje u jednego członka rodziny w wyniku wariantu lub mutacji w komórce rozrodczej jednego z rodziców lub powstaje w zapłodnionej komórce jajowej podczas wczesnej embriogenezy — aby oddzielnie oszacować czasy generacji samca i samicy w wielu różnych punktach w ciągu ostatnich 250 000 lat.

Wykresy przedstawiające średni wiek poczęcia mężczyzn i kobiet w ciągu ostatnich 250 000 lat. Zdjęcia dzięki uprzejmości Hahn Lab

Naukowcy początkowo nie starali się zrozumieć związku płci i wieku w chwili poczęcia w czasie; prowadzili szersze dochodzenie dotyczące liczby mutacji przekazywanych dzieciom przez rodziców. Zauważyli tylko wzorce mutacji zależne od wieku, starając się zrozumieć różnice i podobieństwa między tymi wzorami u ludzi i innych ssaków, takich jak koty, niedźwiedzie i makaki.

„Opowieść o historii ludzkości składa się z różnorodnych źródeł: pisemnych zapisów, znalezisk archeologicznych, skamieniałości itp.” – powiedział Wang. „Nasze genomy, DNA znalezione w każdej z naszych komórek, oferują rodzaj rękopisu historii ewolucji człowieka. Wyniki naszej analizy genetycznej potwierdzają pewne rzeczy, które wiedzieliśmy z innych źródeł (takie jak niedawny wzrost wieku rodziców), ale oferują również bogatsze zrozumienie demografii starożytnych ludzi. Odkrycia te przyczyniają się do lepszego zrozumienia naszej wspólnej historii”.

Dodatkowymi współautorami tych badań byli Samer I. Al-Saffar, absolwent IU w czasie badania oraz Jeffrey Rogers z Baylor College of Medicine.