בראש המחקר שבוצע עבור הפרויקט הגנוגראפי של יבמ ונשונל גיאוגרפיק עמדו שני ישראלים – ד”ר דורון בהר מרמב”ם וד”ר סהרון רוסט מאוניברסיטת ת”א * תנאי האקלים הפרידו בין שתי האוכלוסיות, שאחת מהן התפשטה לכל העולם והולידה את מרבית בני האדם כיום ומהשניה נותרו בני הקוי והסאן בדרום יבשת אפריקה
ד”ר דורון בהר, גנטיקאי מבית החולים רמב”ם וד”ר סהרון רוזט, סטטיסטיקאי מאוניברסיטת ת”א ומרכז המחקר “ווטסון” של יבמ בניו יורק, ערכו את מחקרם במסגרת הפרויקט הגנוגרפי המשותף לנשיונל ג'יאוגראפיק וחברת יבמ. הפרויקט מנסה לתאר תהליכים בהתפשטות אוכלוסיות של בני אדם ברחבי כדור הארץ באמצעות מחקר גנטי. מחקרם פורסם ביום חמישי האחרון בכתב העת האמריקאי לגנטיקה.
המדענים טוענים כי התסריט הסביר ביותר הוא ששתי האוכלוסיות נפרדו בתחילת המסלול האבולוציוני של המין האנושי. כך התפצלה האוכלוסייה שחיה בדרום אפריקה מזו שהתגוררה במזרח היבשת למשך 50 עד 100 אלף שנים. הפיצול יכול היה להיגרם בשל שינויי אקלים. מחקרים חדשים של נתוני אקלים העלו את ההשערה שמזרח אפריקה עברה שרשרת של בצורות גדולות לפני 135 עד 90 אלף שנים. “יתכן שתנאי סביבה קיצוניים ואקלים משתנה גרמו לאוכלוסיות להגר למקומות אחרים על מנת לשפר את סיכוייהם לשרוד”. אמר ד”ר בהר. ברגע שאוכלוסיה כזו הגיעה לדרום אפריקה, היא הופרדה מאוכלוסיית המקור שלה על ידי אירועי הבצורת שהתרחשו בשטח שהתפרס ביניהן.
ספר היסטוריה בגוף האדם
המחקר מבוסס על בדיקת הדנ”א המיטוכונדריאלי של תושבי אפריקה. הדנ”א המיטוכונדריאלי הוא חומר תורשתי המצוי באברים הממוקמים בנוזל התא ועוסקים בהפקת אנרגיה באמצעות חילוף חומרים. חומר זה יעיל במיוחד בהתחקות אחר תולדות התפתחותו של המין האנושי. שני מאפיינים הופכים אותו לכזה. ראשית, מדובר בחומר תורשתי העובר אל הצאצאים מהאם ולא מהאב. אם רוצים לבדוק, למשל, האם שני אנשים נולדו לאותה אם, די לקחת דגימות מהדנ”א המיטוכונדריאלי המצוי באחד מתאי גופם ולהשוות בין הדגימות. מכיוון שהדנ”א לא מושפע מהתורשה של האב, התוצאה תהיה חד משמעית. כשמבקשים מדענים לבדוק את מוצאם של אוכלוסיות שלמות, היעדר תורשה מצד האב מצמצם את כמות המידע שיש להתחשב בו במחצית ומקל לאין שיעור על תהליך הבדיקה.
בנוסף, קצב היווצרות המוטציות בדנ”א המיטוכונדריאלי גדול פי 20 מאשר בדנ”א המצוי בגרעין התא. מוטציות הן שינויים בהרכב המולקולארי של הדנ”א, העשויים להעיד על שינויים סביבתיים שהצריכו הסתגלות של המין לתנאים חדשים. כמו כן ספירת כמות המוטציות שהתרחשו בהרכב מולקולארי מאפשר למדענים לספור את כמות הדורות שעברו מאז החלה ההעברה התורשתית של הדנ”א. כלומר, ריבוי המוטציות בדנ”א המיטוכונדריאלי הופך אותו למקור היסטורי יעיל לחקר תולדות האנושות. החומר התורשתי הזה יכול לספר לנו כמה דורות חלפו מאז ששני אנשים בצדדים שונים של העולם חלקו אם אחת. הוא יכול גם להעיד על שינוי אקולוגי מכריע, שגרם להיווצרות של מוטציה כלשהיא.
שושלות מופרדות
עד כה, כאשר חקרו מדענים את מקורן הגנטי של אוכלוסיות, נבדקו רצפים מייצגים של כמה מאות בסיסים מתוך הדנ”א המיטוכונדריאלי. במחקר הנוכחי נבדק כל הרצף הכולל, כ-16.5 אלף בסיסים. זאת על מנת להגיע לרמת דיוק גבוהה יותר ולכושר הפרדה טוב יותר בין הקבוצות. הבדיקה בקרב שבטי הקוי והסאן העלתה כי 70% מבני השבט, הם נצר לשושלות האימהיות הותיקות בעולם. שושלות אלו, המכונות L0D ו-L0K, הן בנות 200 אלף שנה בקירוב. 30% מבני השבטים הם נצר לשושלות אימהיות המשותפות לכלל בני האדם ביבשת אפריקה.
בשלב השני, השוו החוקרים בין כמות המוטציות המבדילות בין השושלות הותיקות לבין שושלות שנמצאו בקרב שאר תושבי אפריקה, ובינן לבין השושלות שנמצאו בקרב שאר בני הסאן והקוי. “בחנו את ההבדלים משני הכיוונים”, אומר ד”ר בהר בשיחה לאתר הידען. “גילינו דבר מעניין. כשהשווינו את הדנ”א של השושלות הותיקות, לדנ”א של השושלות הכי קרובות, נדירות ככל שיהיו, שעדיין נמצאות באוכלוסיות אחרות באפריקה, מתוך חישובי מספר המוטציות שהפרידו בין השושלות גילינו שהן מתכנסות ביחד לא יותר מאשר לפני 40 אלף שנה. זה אומר שהפעם הראשונה שהייתה זרימת גנים כלשהיא מאנשי הקוי והסאן החוצה הייתה לפני כ-40 אלף שנה לכל היותר.
מהכיוון השני בחנו את השושלות הפן אפריקאיות אצל הקוי והסאן, כלומר אותם 30% שאינם משתייכים לאחת השושלות העתיקות. ראינו שבפעם הראשונה שהשושלות הללו נכנסו לתוך הגנטיקה של אנשי הקוי והסאן גם היא הייתה לפני כ-40 אלף שנה”. כלומר, המין האנושי קיים כ-200 אלף שנה, אך אנשי הקוי והסאן החלו לחלוק מטען גנטי עם שאר תושבי אפריקה לפני כ-40 אלף שנה בלבד.
כדי לבחון את החלק השלישי של המשוואה, מתי אירע הפיצול בין השושלות, השתמשו החוקרים בשיטה סטטיסטית שפיתח ד”ר סהרון רוסט, סטטיסטיקאי מאוניברסיטת תל אביב. “פיתחנו שיטה סטטיסטית חדשה המבוססת על מבחן פרמוטציות” מסביר רוסט בשיחה לאתר הידען, “כשרוצים לדעת מה הסיכוי שאיזשהו תהליך התרחש, עורכים חישוב של הסיכוי של כל מאורע בתהליך להתרחש. אם הגענו לאחוז קטן זה אומר שהמאורע הוא מפתיע ואם אנו מוצאים יותר מדי אירועים מפתיעים זה אומר שמשהו בתסריט שבנינו לא נכון. כך אפשר לבחון את השאלה מתי קרה הפיצול. אם מניחים שהפיצול קרה לפני 70 אלף שנה, התוצאה לא סבירה, מסקנה הפיצול היה צריך לקרות קודם.”
שיטתו של רוסט מצביעה על כך שהפיצול בין שבטי הסאן והקוי לשאר אוכלוסיית אפריקה התרחש לפני 90 – 150 אלף שנה.
“אם לסכם את תוצאות המחקר” אומר בהר “אנחנו מציעים שהמין האנושי נע בקבוצות קטנות ולא כקבוצה הומוגנית אחת שהתפשטה באופן המשכי באפריקה. אנחנו רואים עדויות לפיצול כזה בתקופה שלפני 90-150 אלף שנה, אנחנו רואים שהפיצול הזה יכול היה להישמר עד 100 אלף שנה, עד שהתחיל שוב ערבוב הגנים”.
לגלות את סודות העבר
מחקרם של בהר ורוסט, נערך כאמור במסגרת הפרויקט הגנוגראפי (מונח המשלב בין גנטיקה לגיאוגרפיה). במסגרת הפרויקט נאספות מאות אלפי דגימות דם מאנשים ברחבי העולם ומנותחות על ידי מערכות מתקדמות של יבמ. מטרת הפרויקט היא לערוך מיפוי מקיף של הקשרים הגנטיים בין קבוצות אתניות שונות בעולם, על מנת לענות על שאלות יסודיות הנוגעות להתפשטות המין האנושי. בין השאלות הממתינות למענה: האם מוצא כל בני האדם באב ואם קדמונים מאפריקה או שמא התפתחו בני אדם בנקודות שונות בעולם? אם אכן מוצא האדם באפריקה, מתי יצאו בני האדם משם לראשונה?
רוסט רואה בהשתתפות בפרויקט שליחות חשובה: “עבורי בתור אדם שמתעניין בנתונים , בהסקת מסקנות מנתונים, בפרט מדעיות – זו הגשמה של חלום לעבוד על נתונים מעניינים, על בעיות מעניינות, לחקור את ההסטוריה האנושית דרך ניתוח של נתונים גנטיים ולגלות מסקנות לגבי העבר הרחוק המשותף של כולנו.”
ספנסר וולס, מנהל הפרויקט הגנוגראפי של נשיונל ג'יאוגראפיק ויבמ, נרגש מהתוצאות. “מחקר זה ממחיש את כוחה של הגנטיקה, המסוגלת לחשוף מאורעות מכריעים בתולדות המין האנושי. להקות זעירות של בני אדם קדומים, שהופרדו על ידי תנאי החיים הקשים, שבות ומתאחדות כשהן על סף היכחדות, על מנת לשוב וליישב את כדור הארץ כולו. איזו דרמה אפית!”
וולס כיוון בדבריו לתיאוריה הקיימת מזה זמן מה, המשערת כי המין האנושי כבר היה על סף היכחדות בראשית ימיו ושב להתרבות ולהתעצם בתקופת האבן המאוחרת. יש חוקרים הסבורים כי אוכלוסיית בני האדם הצטמצמה בשלב מסוים לכ-2,000 איש. וולס סבור כי הבצורות הקשות, שגרמו לפיצול המדובר, הן שהביאו את המין האנושי לסף כיליון.
(בהכנת הכתבה השתתף גם אביטל להב, YNET)
32 תגובות
אנחנו צפויים ב4000שנה הבאות לבעיות אקלימיות ורעב וחייבים לתת ברקס חזק דוגמת סין(2ילדים מהונדסים גנטית בן ובת לכל היותר!)
ראיתי סרט על ההסטוריה הגנטית שלנו ב 100,000 השנים האחרונות.
הפער הגנטי בין הגזע האסייתי, לאפריקני, ללבן (ועוד) הוא לא יותר מבן 34,000 שנה למשל בין האסייתי לשחור. אם להתבונן בפערים החיצוניים בלבד:
צבע העור, האף הפחוס של האסייתיים, העיניים המלוכסנות אולי עקב נפילת העור להגנה מפני קור, הגובה הנמוך. אלו הבדלים משמעותיים אשר נוצרו במהלך זמן קצר.לא צריך מיליון שנה. נכון הוא שכל הגזעים יכולים להתרבות זה עם זה. ההפרדה הגיאוגרפית לא הספיקה לחסום את זה. לא חלף מספיק זמן בנתק.
כאשר נוצר פער גנטי משמעותי בין אב קדמון לזן חדש, בד”כ נפסקת יכולת הרבייה בין המינים. מופנים לספר “כמעט כמו לוויתן” סטיב ג’ונס, וספרים פופולריים אחרים של ריצ’ארד דוקינס למשל.הס מלהזכיר שאולי נוצר פער קוגניטיבי כי זה הוביל לתיאוריות גזע. נוצר פער עצום תרבותי בין הגזעים שכנראה רובו אחראי לפער בין היבשות.
תיקון בלתי מהותי:
ציורי הקיר ממערות לסקו הם בני 16000 שנה בלבד אבל יש ממצאים של אמנות כבר מלפני 40000 שנה
כמובן שכשכתבתי למעלה DNA אמהי התכוונתי לזה המיטוכונדרי
לארכיאולוגית:
אינני מבין מה הדיון הזה שייך לעניין.
ברור שמי שנבדק היום אלה בני אדם.
מה היו אבותיהם (למעשה אמהותיהם) לפני 150000 שנה והאם ניתן לסווגם כ HSS או לא לא נבדק במחקר זה וכמובן שלא נתן לבדוק זאת כלל על פי הDNA האמהי בלבד.
ברור שהמפגש בין האוכלוסיות – זה שהתרחש לפני 50000 שנה כבר היה בין יצורים שדמו לנו מאד מאד (ציורי הקיר ממערות לסקו הם כמדומני בני 40000).
בכל מקרה מדובר ביצורים שכולם נמצאים על מסלול ההתפתחות שלנו.
העדות הקדומה ביותר ל-AMH היא מלפני 160 אלף שנים
ארכיאולוגית
מדוע לא? אנו קיימים כבר כמאתיים אלף שנים.
150 אלף שנים, יציאה מאפריקה כנראה לא מדובר בHSS…
הומו סאפיינס סאפיינס כמובן
במאמר לא מפורט על אילו סוגי הומינידים מדובר. אם יש למישהו את התשובה אשמח אם תענו
יש אנשים שאי ההבנה שלהם נעלה מ"הבנתם" של אחרים
אבי:
באמצע כתיבת תגובתי האחרונה נאלצתי להסיע את אחד מבני לרכבת (אין תחבורה ציבורית ברמות השבים) ולכן לא ראיתי את תגובתך עד אחרי ששלחתי את תגובתי.
תודה על המאמץ.
ההסבר של ד"ר בהר באמת מתיישב עם הבנתי את המאמר ומדגיש כמה העניין אינו פשוט.
שוב, תודה.
טוב, אחרי קריאת המאמר כמובן שהרבה יותר קל להבין מה עשו.
כפי שאמר רועי, המחקר נראה עוד הרבה יותר מרשים עם הבנה זו.
עם זאת, לא הייתי מתאר את התהליך כפי שתיאר אותו חשבון פשוט (למרות שהוא אולי התכוון לתיאור הנכון) כיוון שתיאור זה "עיוור" להבדל בין "מספר המוטציות" (שעלול להיות גם פונקציה של מספר האנשים) לבין "מספר המוטציות בתא בודד". הוא גם חייב להניח הנחות על הסיכוי למוטציה זהה בין שתי הקבוצות בשעה שמה שמעניין כאן (וסיכוייו להיות זהה בשתי הקבוצות קטנים באופן אסטרונומי גם מן הסיכוי למוטציה זהה) הוא סדרה זהה של מוטציות.
אפילו עם ההרחבה שנתתי עד כה אין ההסבר מלא כיוון שבהחלט אפשרי שבין הקבוצות ינדדו בשלב מאוחר בני אדם שהאם המשותפת הקדומה ביותר שלהם קדומה מזמן הפגישה של הקבוצות והדרך היחידה לגלות זאת היא על ידי בירור השאלה כמה "מלא" עץ המוטציות שלהם.
מומלץ לקרוא את המאמר המלא.
למיכאל (13) מהשיחה שלי עם דר’ בהר, הבנתי שהם יכולים לדעת מתי חדרה השושלת הפן-אפריקנית לתוך בני הקוי והסאן לפי שכיחות המוטציות. הם לקחו בני סאן שיש להם שושלות זרות ובני שבטים שהשושלות הללו נפוצות אצלם והשוו.
בנוסף, הם השוו את השושלת הנפוצה בבני סאן עם שושלות קרובות, גם אם נדירות, שמצאו בשבטי םאחרים כדי להבין מתי בני סאן תרמו לראשונה גנים אמהים משלהם לשבטים אחרים. בשני המקרים הם הגיעו לאותה תשובה – כ-40 אלף שנה.
את החלק השלישי – מתי אירע הפיצול המוקדם היה קשה יותר לגלות ועובדה שהטווח רחב מאוד (לפני 90-150 אלף שנה), ופה נאלצו להשתמש יותר במחשבים ובתוכנות סטטיסטיות (וזה החלק של רוסט).
לרועי, למרות יבמ וכל שיתוף הפעולה, היה צורך להשלים הרבה עבודה ידנית בבניית העץ.
תודה.
אני חייב לציין שהתשובה אינה פשוטה כפי שהיא עשויה להיראות. מדהים לחשוב כמה כוח מיחשוב בוודאי הושקע כדי לנתח את כל מאות-אלפי דגימות הדנ"א המיטוכונדריאלי ולמצוא את ההקשרים הדקים שביניהן.
כל הכבוד לחוקרים הישראלים על הפרויקט השאפתני והמוצלח.
למען רועי צזנה
אני אחדד מעט את ההסבר הנכון של אבי.
ניתן למדוד את הזמן שעבר מן האיחוד בין קבוצות אנשים על פי המוטציות בחלו בשושלות ה mtDNA שנתרמו מרגע התרומה והלאה.
שושלות mtDNA "משויכות" לקבוצת האנשים שמכילה את המגוון הגדול ביותר של מוטציות שלה (להלן, הקבוצה התורמת), לדוגמה – בני שבט הזולו.
מניחים שקצב יצירת מוטציות הוא קבוע (מידע על קצב זה ניתן למצוא באתר המצורף) ומכאן ניתן להסיק ממספר המוטציות שנצפו בקבוצה המקבלת (אבל לא נצפו בקבוצה התורמת) על הזמן שחלף מאז האיחוד.
הסיכוי שמוטציה תקרה בשתי הקבוצות הוא נמוך מאוד ביחס לכל הקרובים שהובלעו ממילא בחישוב דלעיל.
מיכאל, אם מספר הנשים הזרות המקורי היה קטן לא צריך לבדוק הרבה יותר מידי אנשים, אם הם שמרו על האופי השיבטי במשך תקופה ארוכה מספיק, אזי צריך להיות מספר מצומצם מאוד של שושלות בכל שבט.
יש לי רעיון לא מבוסס,
אם אדם שייך לאוכלוסית השבטים ניתן להבחין זאת ב-DNA הרגיל שלו.
יש הבדלים ב-DNA המיטוכונדרי רק לפי שושלות הנשים, כלומר אוכל לבנות עץ שושלות DNA מיטוכונדיריאלי רק של אנשי השבטים (כל אם שהיו לה שתי בנות תיצור פיצול אפשרי בעץ!) אם כך עלי לאתר מתי התרחשו הפיצולים הראשונים ב-DNA המיטוכונדריאלי של אנשי העולם החיצוני באנשי השבטים (שמוזוהים על פי הDNA הרגיל), שזה תהליך אפשרי לתיארוך לפי המחקר.
תאריכים של מספר שושלות עתיקות צריכים לתת הערכה טובה (המספר לא יכול להיות גדול מידי כי אוכלוסית העולם היתה קטנה מאוד).
לי זה נשמע הגיוני, מה דעתכם?
הרחבה:
אני יכול לחשוב על דרך שמתבססת על בדיקה של אחוז ניכר מאד של האוכלוסיה אבל קשה לי להאמין שזה מה שעשו.
אבי:
אמנם עוד לא קראתי את המאמר אבל קשה לי לומר שהבנתי את הסברך.
איך, על סמך ההשוואה שאתה מציע יודעים מתי נפסק הבידוד?
תודה.
המאמר המדעי
התשובה פשוטה לא רואים התאחדות של שושלות, רואים שבאוכלוסיה יש אחוז מסוים של אנשים הנושאים DNA מיטוכונדרי משושלות שונות מהשושלת העיקרית. את השושלות הללו משווים לקרוביהם בשבטים אחרים וכך יודעים מתי בערך הן החלו לחדור לשבט הנבדק.
אכן כתבה מעניינת.
חשבון פשוט –
אשמח אם תסביר לי ולקוראים כיצד מבחינים בהתאחדות של שושלות לפי הדנ"א המיטוכונדריאלי. במבט ראשון, ולפי ההגיון הפשוט, נראה שלא צריכה להיות התאחדות שכזו, מכיוון שדנ"א מיטוכונדריאלי עובר רק מאם לבנותיה (וכמובן גם לבניה, אך הם אינם מורישים אותו הלאה). מכיוון ששתי נשים אינן יכולות להביא צאצא בכוחות עצמן, שאלתו של מיכאל נראית לי מאד מעניינת.
תודה,
רועי.
השאלה של מיכאל נראית לי ממש מבריקה. מישהו יודע את התשובה?
חשבון פשוט:
רק להבהרה:
השם "חשבון פשוט" הוא שם שנועד מלכתחילה ללגלג על אחרים ולכן לא הופתעתי מעולם מתוכן תגובותיך.
לא שאלתי לדעתך עלי או על גישתי וגם לא שאלתי כמה התשובה פשוטה.
שאלתי רק מה התשובה.
לדעתי אין לך תשובה פשוטה לשאלה אבל אם יש לך אני מציע שתכתוב אותה גם בשביל אחרים.
אישית אראה בכך שאינך כותב את התשובה עדות לכך שאינך יודע אותה
והוכחה נוספת לזלזולך באחרים.
דע לך שעל ה"תשובה" שנתת במקור חשבתי לפני שניסחתי את שאלתי ופשוט ראיתי שאינה מסבירה דבר.
התשובה לשאלתך פשוטה מאוד
אבל לא אתה ולא הגישה שלך מוצאים חן בעיני.
חשבון פשוט:
נו באמת!
ואיך אתה יודע כמה זמן השושלות באותה אוכלוסיה?
מעניין אילו הבדלים אנטומיים יש בין שבטי הקוהי-סאן לבין שאר בני האדם (מלבד כמובן, קומה נמוכה במיוחד) ועוד יותר מכך מענינת השאלה, אילו מהבדלים אנטומיים אילו הם שרידים בני 200000 שנה ואילו הם אדפטציות מאוחרות.
למיכאל,
כמובן שלא נדרש אדם עם שתי אמהות. מספיק למצוא שתי שושלות (או יותר) באותה אוכלוסיה.
אסף:
אינני רוצה לצלצל בשעה זו ליואל רק ולשאול אותו אבל האם יש תימוכין לטענתך כי נמצא כאן הומו סאפיינס לפני 125000 שנה?
אבי:
האם אפשר לקבל קישור למאמר המקורי או התייחסות של החוקרים הישראלים לשאלה הבאה:
ברור לי איך מחשבים את זמן התפלגותן של שושלות אמהיות אבל אינני יודע כיצד ניתן לחשב את זמן התכנסותן מחדש. האם בכלל יש משמעות להתכנסות מחודשת של שושלות אמהיות? הרי לשם התכנסות נחוץ אדם שתהיינה לו שתי אמהות, לא?
אכן מענין ומאלף , סכוי ההכחדה של המין האנושי לפני תקופת האבן
נותן משנה תוקף למקריות שבגללה אנחנו כאן,
נשאלת רק השאלה , איך מתישבים מרבית המחקרים שממביאים להנחת
ה"יציאה מאפריקה" לפני תקופת האבן – לפני כ חמישים אלף שנים ,
איך הנחה זאת מתישבת אם הממצאים של הומו ספייס בסביבתנו הקרובה,
ממצאים שמתוערכים ל מאה ועשרים אלף שנים ?
כתבה מצויינת, מקיפה ומעניינת עם הרבה מושגים בסיסיים שמוסברים היטב לחובבי המדע הפופולרי.