Wyciągnij przed siebie rękę z wnętrzem dłoni skierowanym do góry. Jak wtedy, gdy twój pies ma w pysku coś, czego nie powinno tam być, i mówisz mu: „Oddaj”. Teraz dotknij kciukiem małego palca tak, by połączyły się ze sobą ponad pozostałymi palcami. Tak ułożoną dłoń przygnij następnie do siebie, nie zmieniając położenia reszty kończyny, w tym przedramienia. Co widzisz? Czy na wysokości nadgarstka pokazało się pod skórą naciągnięte ścięgno? Szansa na to, że tak się stało, wynosi ok. 80–90%. Bo taki właśnie odsetek współczesnej populacji posiada mięsień dłoniowy długi, czyli niezwykle starą pamiątkę – jeszcze z czasów, gdy ludzie (a dokładniej: ich przodkowie sprzed 60 mln lat) przypominali lemury. Wtedy to mało znaczące ścięgno było bardzo ważnym mięśniem, który umożliwiał sprawne przemieszczanie się po drzewach i chwytanie gałęzi. Z czasem przestał on mieć znaczenie, utracił swoją funkcję i skarłowaciał. W takim razie dlaczego większość ludzi nadal posiada pozostałe po nim ścięgno? Ponieważ jest ono bardzo mało kosztowne – nie potrzeba wiele energii, by je utrzymać, a presja, by zaniknęło, nie jest duża.
A co z osobami, u których nie widać śladu po mięśniu dłoniowym długim? Stanowią one pozostałe 10–20% populacji.
Na zaniku ścięgna ani nie tracą, ani nie zyskują. Z badań opublikowanych w tym roku na łamach „Diagnostics” wynika, że ta pamiątka po ewolucji nie wpływa np. na siłę uścisku ręki ani na precyzję jej pracy. Należy się też spodziewać, że nie zmienia ogólnego bilansu energetycznego. W takim razie dlaczego jedni z nas wciąż mają mięsień dłoniowy długi, a inni nie? Z tego samego powodu, z jakiego jedni mają kręcone włosy, a inni proste. Jesteśmy różnorodni: genetycznie i fenotypowo (fenotyp to obserwowalne cechy, czyli „objawy” genów). Te różnice nie zawsze mają znaczenie adaptacyjne: nie w każdym przypadku przekładają się na jakąś funkcjonalność. Są jednak świadectwem przemian, które zachodziły w nas w przeszłości. I nadal zachodzą.
Wodna ewolucja
Badżawowie (inaczej: ludzie Bajau) to rozproszona populacja zamieszkująca wybrzeża Filipin, Borneo, Indonezji, a także mniejsze wyspy Azji Południowo-Wschodniej, takie jak Celebes, Małe Wyspy Sundajskie czy Moluki. Ludność ta wiedzie morsko-nomadyczny tryb życia: mieszka na łodziach lub w domostwach stawianych na wodzie. Dla żyjących zgodnie z tradycjami Badżawów morze jest podstawowym żywicielem. Bajau spędzają w nim większość dnia: polując na ryby i nurkując w poszukiwaniu pożywnych bezkręgowców. Są w tym tak sprawni, że potrafią zejść na głębokość 70 m i wytrzymać bez zaczerpnięcia oddechu nawet kilkanaście minut. Nic dziwnego, Badżawowie ćwiczą te umiejętności od dziecka, dlatego wydolność ich organizmów bardzo różni się od tej, którą posiadają typowi mieszkańcy krajów zachodnich. A jednak morscy nomadzi korzystają nie tylko z adaptacji fizjologicznych. Badania opublikowane w 2018 r. na łamach „Cell” wykazały, że u Bajau pojawiły się przystosowania ewolucyjne, które sprawiają, że są oni w stanie dłużej wytrzymać pod wodą. Ich śledziony są o połowę większe niż u ludzi spoza ich populacji. Śledziona działa jak magazyn: kiedy Badżawowie są na powierzchni i oddychają tlenem atmosferycznym, organ napełnia się „zapasową” ilością natlenowanej krwi. Gdy natomiast nurkowie schodzą pod wodę, narząd ten stopniowo uwalnia kolejne porcje życiodajnego płynu. Dzięki temu możliwy jest przedłużony bezdech, który nie wiąże się z niedotlenieniem tkanek ciała.
Skąd u Bajau wzięła się taka adaptacja? Uczeni uważają, że wynika ona przede wszystkim z działalności genu PDE10A, który wpływa na rozmiar śledziony. Ponieważ Badżawowie żyli na morzu od mileniów, zdążyły się u nich pojawić zmiany genetyczne utrwalone na drodze ewolucyjnej.
Takie zmiany nie pojawiają się na poziomie jednego osobnika czy nawet pokolenia – zwykle potrzeba przynajmniej kilku tysięcy lat, by drobne adaptacje utrwaliły się w danej populacji.
W tym miejscu trzeba podkreślić ważną kwestię. Ewolucja nie dąży do żadnego celu, ona po prostu zachodzi, a środowisko, w którym żyje dany organizm, weryfikuje, czy zmiany, jakie pojawiły się w danej grupie, przyczyniają się do zwiększonego sukcesu ewolucyjnego. To oznacza, że adaptacje nie rozwijają się „po coś”. Są one następstwem wielu spontanicznych „przetasowań” genomu, które mogą, ale nie muszą pozostać w danej populacji. Z tego powodu niepoprawne byłoby stwierdzenie, że Bajau rozwinęli duże śledziony po to, aby móc dłużej nurkować. Było na odwrót: poszczególni ludzie różnią się genami (vide: przytoczony na początku przykład z kręconymi i prostymi włosami), więc niektórzy przodkowie Badżawów posiadali takie sekwencje DNA, które okazały się wpływać na wielkość śledziony. Ci ludzie lepiej radzili sobie w swoim środowisku życia: jedli więcej ryb i owoców morza, zakładali rodziny, które skuteczniej żywili, mieli więc więcej zdrowych dzieci. To sprawiło, że ich geny powiązane z wielkością śledziony stały się bardziej powszechne w lokalnej populacji. Ponieważ ta tendencja utrzymywała się od wielu pokoleń, warianty genetyczne, które okazały się korzystne, stały się w tej grupie ludzi normą.
Słodka ewolucja
Istnieje wiele dowodów na to, że adaptacje są skutkami, nie zaś przyczynami procesów ewolucyjnych. Na świecie jest bardzo dużo ludów, które żyją na morzu i parają się rybołówstwem oraz nurkowaniem. A jednak większość z nich nie ma powiększonych śledzion. To dlatego, że w ich populacjach nie występowały takie allele (czyli wersje danego genu), które miały jakiś związek ze wzrostem tego narządu. Można to wyjaśnić na przykładzie… mieszanki wedlowskiej (albo skittlesów, m&m’sów lub innej dowolnej mieszaniny różnorodnych cukierków). Jedno opakowanie tych słodyczy przypomina jedną populację. W każdej paczce znajdują się mniej więcej stałe ilości cukierków: bajecznych, kokosków, pierrotów i toffików. Tak samo jest z wariantami genetycznymi, które wyjściowo występują w podobnych liczebnościach.
Teraz wyobraźmy sobie, że z opakowania wyciągamy jedną garść cukierków i wkładamy je do osobnej salaterki. Jeśli przeliczymy naszą nową, salaterkową „populację”, to może się okazać, że pierrotów jest tu znacznie więcej, niż w pierwotnej paczce, a za to kokoska nie ma ani jednego. Taki sam proces zachodzi wtedy, gdy jakaś część populacji oddziela się od reszty – np. porzuca kontynent i zasiedla wyspę (jak Bajau).
Ta grupa ludzi już zawsze będzie bazowała na wariantach, w których jest więcej pierrotów i nie ma ani jednego kokoska. Jeśli po wielu pokoleniach okaże się, że pierrot pomógł im przetrwać w nowych warunkach, to upowszechni się on w lokalnej społeczności.
Inna populacja (inna garść cukierków z tego samego opakowania) może posiadać mnóstwo kokosków i toffików, a za to żadnego pierrota. Ta grupa ludzi nigdy nie rozwinie adaptacji powiązanych z pierrotami, ponieważ nie miała tych wariantów w swojej początkowej puli.
A teraz porzućmy (z żalem) wątek cukierków i powróćmy do danych naukowych. Analizy dotyczące innych nurkujących populacji potwierdzają poprawność przykładu z pierrotami i kokoskami: pokazują, że u innych ludów morza zachodzą odmienne adaptacje ewolucyjne niż u Bajau. Taka obserwacja dotyczy np. Haenyeo, czyli w tłumaczeniu z koreańskiego: „kobiet morza”, nazywanych również kobietami fokami. Zamieszkują one południowokoreańską wyspę Czedżu, gdzie od pokoleń zajmują się nurkowaniem. Struktura społeczna na tej wyspie jest dość nietypowa. To kobiety są tu tradycyjnymi żywicielkami rodziny i to wyłącznie one schodzą pod wodę w poszukiwaniu pożywienia (nawet wtedy gdy są w ciąży). Mimo że robią to przynajmniej od kilku tysięcy lat, ich śledziony nie są powiększone. Zespół uczonych z Korei Południowej, USA i Danii znalazł u nich jednak inne adaptacje genetyczne. W przeciwieństwie do Bajau kobiety foki nurkują w bardzo zimnej wodzie. Temperatura morza różni się w zależności od pory roku – w najchłodniejszych okresach spada jednak do ok. 10°C. W maju tego roku w „Cell Reports” ukazała się praca, z której wynika, że warianty genetyczne obecne u Haenyeo zapewniają im większą wytrzymałość na zimno, dzięki czemu kobiety morza są mniej narażone na hipotermię. Uczeni odkryli również, że nurkująca od pokoleń populacja wyspy Czedżu posiada w swoim genomie warianty pozwalające lepiej kontrolować skoki ciśnienia po zanurzeniu się w głębokiej wodzie. Zdaniem badaczy te same adaptacje sprawiły, że ryzyko groźnych epizodów ciśnieniowych jest u Haenyeo zmniejszone nawet wtedy, gdy schodzą one na duże głębokości, będąc w ciąży.
Metaboliczna ewolucja
Dowodów na to, że ludzie nadal ewoluują, jest znacznie więcej, i to nie tylko w populacjach, które nurkują. W 2015 r. na łamach „Science” opisano adaptacje genetyczne, które występują u Inuitów żyjących na terenach arktycznych i subarktycznych. Tradycyjnie ich dieta zawiera bardzo dużo tkanek zwierzęcych, w tym tłuszczu innych ssaków (np. fok). Zalecenia żywieniowe przygotowywane dla populacji polskiej przez Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego wskazują, że taki rodzaj pokarmu jest niezdrowy, jeśli występuje w diecie w dużej ilości. A jednak Inuici, którzy spożywają duże ilości tłuszczów nasyconych, nie są tak zagrożeni chorobami metabolicznymi czy naczyniowymi jak przeciętny Polak, który stosowałby ich dietę. To dlatego – wykazali autorzy pracy z „Science” – że ci ludzie mają w swoim DNA warianty genetyczne kodujące enzymy wspomagające gospodarkę tłuszczową.
Podobne przystosowania, tyle że dotyczące metabolizmu tlenowego, odnaleziono w 2010 r. w genomach mieszkańców Tybetu. Ludzie ci żyją na Wyżynie Tybetańskiej, której średnia wysokość nad poziomem morza to 4,5 tys. m. Ponieważ ciśnienie atmosferyczne spada wraz ze wzrostem wysokości, Tybetańczycy muszą mierzyć się ze zmniejszoną dostępnością tlenu (jego ciśnienie parcjalne spada, przez co wymiana gazowa zachodzi mniej efektywnie). Jeśli uznamy, że w centrum Gdyni dostępność gazu oddechowego wynosi 100%, w Tybecie będzie to zaledwie 60%. Dla ludzi z nizin taka wartość byłaby nie do zniesienia, ale dla natywnych populacji tej wyżyny jest ona zupełnie normalna.
Nie wynika to wyłącznie z przyzwyczajenia. Również z tego, że u Tybetańczyków występują warianty genetyczne, które wpływają na hemoglobinę (barwnik krwi wysycający się tlenem).
U rdzennych mieszkańców Wyżyny Tybetańskiej w warunkach hipoksji, czyli niedotlenienia, hemoglobina działa efektywniej niż u mieszkańców reszty globu. Poza tym populacja ta posiada geny zabezpieczające przed nadmiernym zagęszczeniem krwi, do którego dochodzi na dużych wysokościach u innych ludzi. Dzięki temu Tybetańczycy są mniej zagrożeni wysokogórską zakrzepicą żył, udarami mózgu, przeciążeniem serca i patologicznym wzrostem ciśnienia krwi. Przystosowania te rozwinęły się u nich w ciągu ostatnich 3 tys. lat. W ewolucyjnej skali to jak mgnienie oka. Dość powiedzieć, że w USA w Górach Białych rośnie drzewo (okaz sosny długowiecznej nazwany Methuselah, liczący ok. 4,8 tys. lat), które jest starsze niż ta adaptacja ewolucyjna.
Środowiskowa ewolucja
Ludzki organizm może się ewolucyjnie adaptować nie tylko do szczególnych warunków dietetycznych czy tlenowych, ale też do wysokich temperatur. Dowiedziono tego w 2014 r. na stronach czasopisma „PNAS”. Ukazały się tam wyniki badań dotyczących metabolizmu oraz układu hormonalnego rdzennych Aborygenów. Ludzie ci od pokoleń żyją w środowisku o bardzo wysokiej temperaturze i niskiej wilgotności. W takich warunkach u przeciętnego mieszkańca Ziemi dochodzi do zwiększonego uwalniania tyroksyny – hormonu tarczycy, który przyspiesza metabolizm. Taki szybszy metabolizm może być korzystny, lecz nie na dłuższą metę. Jego następstwem jest np. zwiększone wydzielanie potu. Pot, parując z ciała, zabiera ze sobą nadmiar ciepła i chłodzi organizm. Jeśli wzmożona potliwość trwa zbyt długo, i to w warunkach, w których brakuje wody, może doprowadzić do skrajnego odwodnienia i śmierci. Jednak Aborygeni posiadają warianty genetyczne, które hamują procesy uwalniania tyroksyny do krwi. Dzięki temu ich metabolizm nie reaguje gwałtownie na upały, a organizm nie traci zbyt wiele wody wraz z potem.
Niektórym populacjom udało się ewolucyjnie przystosować nawet do szkodliwych związków obecnych w środowisku ich życia. Takie zjawisko udokumentowano np. u mieszkańców boliwijskich And. Woda pitna dostępna na tych terenach zawiera wysokie stężenie arsenu – szkodliwego dla zdrowia pierwiastka. Pochodzi on tu z naturalnych źródeł geologicznych – jego obecność wynika z kompozycji gleb i towarzyszy lokalnym populacjom od pokoleń.
W 2022 r. na łamach „Chemosphere” wykazano, że wielu mieszkańców tych terenów posiada warianty genetyczne odpowiedzialne za wysoką aktywność tzw. metylotransferazy arsenu, czyli enzymu, który umożliwia unieszkodliwianie tego pierwiastka.
Metylotransferaza przekształca arsen w formy, które są mniej toksyczne i łatwiejsze do wydalenia z organizmu. Osoby z tą adaptacją genetyczną skuteczniej metabolizują szkodliwy składnik, szybciej wydalają go z organizmu (przede wszystkim wraz z moczem), dzięki czemu są mniej narażone na jego toksyczne oddziaływanie na ustrój. Wcześniej, w 2015 r., w „Molecular Biology and Evolution” wykazano podobne przystosowanie u – tym razem nie boliwijskich, lecz argentyńskich – mieszkańców terenów bogatych w szkodliwy pierwiastek. W tamtejszej populacji wykryto wysoką zawartość dimetylowanego arsenu w moczu, co świadczyło o tym, że organizmy tych ludzi sprawnie unieszkodliwiały i wydalały ten…
