Dlaczego ludzie nie mają ogonów? Przypadkowa infekcja zmieniła bieg ewolucji

Stało się to… przez przypadek, a dokładnie przez pechową infekcję. Właśnie 25 milionów lat temu do organizmu jednego z naszych praprzodków — wspólnego jeszcze dla ludzi, szympansów czy goryli — dostał się wirus, który wprowadził do DNA swojego nosiciela kawałek swojego DNA, zwany przez naukowców transpozonem.

– Transpozony to fragmenty DNA tzw. genetycznego pasożyta czy symbionta, które wbudowują się w DNA innego organizmu i mogą modyfikować funkcje genomu gospodarza. Mogą na przykład wyłączać czy hamować produkcję jakiegoś białka, ale mogą też przyczyniać się do pojawienia się nowej ewolucyjnej cechy – tłumaczy prof. Bogusław Pawłowski, antropolog ewolucyjny z Uniwersytetu Wrocławskiego. – Takimi genetycznymi pasożytami mogą być na przykład wirusy i tak było właśnie w przypadku utraty ogona przez małpy człekokształtne i naszych dalekich przodków – tłumaczy prof. Pawłowski.

I jak odkryli naukowcy z New York University, transpozon wbudował się w gen Tbxt, mający swój udział w tworzeniu ogona. Najpierw jednak musieli przeanalizować wszystkie 140 genów zaangażowanych w rozwój ogonów kręgowców. Zespół odkrył, że u małp, w tym pawianów i makaków rezusów, w genie Tbxt brakowało fragmentu DNA występującego u ludzi, szympansów i innych małp człekokształtnych. Ten maleńki ubytek w DNA spowodował modyfikację działania Tbxt, tak że gen wytwarza inną formę białka u małp człekokształtnych niż u małp ogoniastych.

Naukowcy potwierdzili tę hipotezę na myszach. Zwykłe myszy, mające pełny gen Tbxt, mają długie ogony. Kiedy jednak naukowcy wycięli z mysiego Txbt ten sam fragment, którego brakuje u małp człekokształtnych i ludzi, okazało się, że w kolejnym pokoleniu rodziły się myszy bez ogonów lub z ogonami szczątkowymi.

Dlaczego jednak pojedyncza zmiana genetyczna w DNA u jakiegoś gatunku małpy przed milionami lat zmieniła bieg ewolucji potomnych taksonów ? – Możliwe, że ta zmiana utrwaliła się w toku ewolucji, bo jednocześnie coraz większe małpy człekokształtne oraz pierwsze człowiekowate przestały potrzebować ogona jako dodatkowego balansu dla ciała w przypadku poruszania się po drzewach lub po prostu brak ogona jakoś ułatwiał motorykę albo spanie na drzewach, ale to tylko spekulacje adaptatywności utraty ogona – mówi prof. Pawłowski.

Jeszcze na początku XX w. naukowcy uważali, że to stopniowe uzyskiwanie pionowej postawy ciała wywołało zmiany w mięśniach, które z kolei wymusiły zanik ogona. Dziś jednak wiemy, że zmiana postawy z poziomej na pionową i stanięcie naszych przodków na dwóch nogach odbyło się miliony lat później. Może więc to właśnie ten genetyczny pasożyt, który ukradł nam ogon, jednocześnie pozwolił nam się wyprostować i ruszyć dwunożnym biegiem przez sawannę?

Ale to nie jedyna korzyść, jaką ludzkość odniosła ze spotkania z transpozonami. Naukowcy odkrywają również inne ślady obecności genetycznych włamywaczy w naszym DNA. Zazwyczaj znajdowane są one w tzw. śmieciowym DNA, czyli tych fragmentach nici DNA, które nie kodują żadnych białek. To DNA okazuje się jednak nie mieć nic wspólnego ze śmieciami. Przeciwnie, to tam kryją się ślady po wielkich ewolucyjnych przemianach, jakich doświadczyli przodkowie człowieka, ssaków czy wszystkich kręgowców.

Na trop takiego transpozonu pochodzenia wirusowego wpadli naukowcy z University of Cambridge, którzy odkryli, że to właśnie jemu wszystkie kręgowce zawdzięczają produkcję mieliny, otoczki osłaniającej komórki nerwowe i umożliwiającej szybsze i sprawniejsze przesyłanie impulsów między nimi. Zdaniem badaczy, to właśnie był pierwszy krok do ewolucji coraz większych mózgów kolejnych rodzin kręgowców.

Bez możliwości produkcji mieliny mielibyśmy więc rozum rozwielitki. I do tego zapewne wciąż wykluwalibyśmy się z jajek. Zdolność do tworzenia łożyska przez ssaki również jest pochodną dawnej infekcji retrowirusowej. Dzięki niej w genom przyszłych ssaków wbudowały się geny odpowiedzialne za produkcję białek zwanych syncytynami, czyli białek otoczki komórkowej. Wirusy wytwarzały je po to, aby oszukać układ odpornościowy gospodarza i dostać się do wnętrza komórki. Jednak ewolucja znalazła dla tych białek również inne zastosowanie — posłużyły one do zbudowania mechanizmu zapobiegającego reakcji odrzucenia i umożliwiającego wytworzenie łożyska, za pomocą którego płód pobiera substancje odżywcze bezpośrednio z organizmu matki. I bezpiecznie rozwija się w jego wnętrzu, zamiast w kruchym, łatwym do zniszczenia jajku.

Tak to przypadkowe infekcje zmieniają całkowicie bieg ewolucji. Trzeba przyznać, na naszą korzyść.