Bottleneck

Już w latach dziewięćdziesiątych stało się jasne, że pula genetyczna populacji afrykańskiej jest o wiele bogatsza od tej należącej do populacji żyjących poza Czarnym Lądem. A zróżnicowanie genetyczne jest niemałym atutem, który pozwala lepiej dostosować się do zmieniających się warunków – zmian klimatycznych, atakujących chorób, ograniczeń diety.

I jeszcze sto tysięcy lat temu – przynajmniej z genetycznego punktu widzenia – wszystko układało się bezproblemowo. Jednak w tym właśnie momencie Homo sapiens postanowił ruszyć w świat. Najpierw dotarł na Bliski Wschód, następnie do Australii, Europy i wreszcie do Ameryki. Migracje te odbiły się bardzo boleśnie na jego różnorodności genetycznej; i do dziś nie wiedzieliśmy, jaka była tego przyczyna. A, jeśli chodzi o badania w tym kierunku, właśnie wybił ostatni dzwonek – niedługo, ze względu na masowe emigracje i mieszanie się populacji, odczytywanie historii z genomu stanie się o wiele trudniejsze lub wręcz niemożliwe. Jej ślady będą się zacierać.

Dotychczasowe badania historii ludzkich migracji, choć oparte na stale poszerzającej się bazie genomów pochodzących z najróżniejszych stron świata, nie przynosiły do tej pory jednoznacznej odpowiedzi na pytanie o przyczyny tak drastycznego zredukowania różnorodności genetycznej ludów opuszczających Afrykę. Wstępnie wysunięte hipotezy wskazywały na dwie możliwości:

    • Pierwsza mówi o efekcie założyciela – populacje opuszczające Czarny Ląd były niewielkie, nie liczyły więcej niż kilka tysięcy osób i w związku z tym nie wyniosły z Afryki pełnej puli genetycznej. Co więcej, podczas marszu liczba migrantów dodatkowo malała, zmagając się z zupełnie nowymi dla siebie warunkami życia. Siłą rzeczy pula, którą dziedziczyły kolejne pokolenia, była odmienna i zdecydowanie uboższa od afrykańskiej.

    • Druga hipoteza sugeruje natomiast, że migrująca już od pewnego czasu ludność napotkała na swej drodze tak zwane wąskie gardło. I choć początkowo liczna, na skutek jakichś kataklizmów, głodu, epidemii czy walk została szybko zdziesiątkowana. Ci, którzy przeżyli, nie posiadali już wszystkich genów tworzących wyjściową pulę genetyczną – i dalej historia potoczyła się podobnie do tej z pierwszej hipotezy. Afrykańska różnorodność genetyczna poza kontynentem została zagubiona.

Badania prowadzone przed czterema laty przez grupę Francois Balloux z Cambridge University wskazywały, że różnorodność genetyczna poza Czarnym Lądem maleje płynnie wraz z odległością. Jednak teraz specjaliści z dziedziny genetyki ewolucyjnej pracujący na tej samej uczelni, William Amos i Joe Hoffman, postanowili powrócić do tematu. Dysponowali bowiem dużo bogatszą bazą danych – informacjami pochodzącymi z Human Genome Diversity Project, wielkiego projektu badawczego, którego celem było stworzenie rejestru genetycznych kodów setek rozmaitych grup etnicznych, które wkrótce utracić mogą swą biologiczną odrębność. Za pomocą programu komputerowego o nazwie Bottleneck (czyli wąskie gardło właśnie) przeprowadzili oni analizę aż 763 markerów DNA pochodzących z 53 populacji z różnych zakątków świata. Jako kryterium przyjęli szybkość zubażania puli genetycznej. I tak w przypadku efektu założyciela straty byłyby postępujące, zaś w przypadku wąskiego gardła – nagłe (zjawisko dotyczy tak naprawdę czasu życia jednego pokolenia).

W rezultacie analizy okazało się, że podczas wędrówek kolonizujących nowe lądy ludzkość napotkała dwa wąskie gardła, oddalone od siebie zarówno w czasie, jak i w przestrzeni. Pierwsze z nich (między 50 a 60 tysiącami lat temu ) dotyczyło wyjścia z Afryki na Bliski Wschód. Drugie zaś (przed 13 tysiącami lat) – pokonania Cieśniny Beringa w celu kolonizacji Ameryki.

A jaką konkretnie przeszkodą były te wąskie gardła? Amos uważa, że tak skutecznie zatrzymały migrantów najprawdopodobniej przeszkody naturalne, takie jak góry, nowy klimat, nieznane zwierzęta i rośliny. W efekcie pokonać je i wejść w głąb nowych kontynentów udało się jedynie garstce osób, która dysponowała już tylko ułamkiem wyjściowej puli genetycznej.