למי שימפנזה יותר קרוב גנטית?

ranisharoni

New member
למי שימפנזה יותר קרוב גנטית?

לנו או לגורילה?

האומנם לנו ולשימפנזה אב קדום משותף שלו ולגורילה אב קדמון משותף אבל יתכן שהלחץ הסלקטיבי על הענף שהוביל לאדם היה חזק מזה שהוביל לשימפנזה ולגורילה של ימינו.
אני מניח שהשוואה לא אמורה לכלול קטעים לא מקודדים בדנ"א שעליהם אין לחץ סלקטיבי ולפיכך קצב המוטציות קבוע כך שהכמות הכוללת של השוני היא בעיקר פונקציה של הזמן (וכמו כן של הדנ"א המיטוכונדרי).

תודה,
רני
 
לא בטוח שהבנתי מה אתה שואל

קרבה גנטית בד"כ מוגדרת במונחים של הבדל גנטי על פני כל הגנום, גם מקודד וגם לא מקודד. באדם דנ"א מקודד הוא רק אחוז או שניים מכלל הגנום, כך שבתכלס קרבה גנטית נקבעת בעיקר ע"י הדנ"א הלא מקודד.

האם אתה שואל משהו כמו: כאשר מסתכלים אך ורק על דנ"א מקודד, האם ניתן להראות שהאבולוציה בענף האדם היתה מהירה מאשר בענפי השימפנזה והגורילה?

בנוסף, נדמה לי שהביטוי "דנ"א לא מקודד" לרוב משמש במובן "דנ"א שלא מתורגם לחלבון", אבל צריך לזכור שחלק מהדנ"א הזה מאוד פונקציונלי, וייתכן שבעיקר בו מתחבאים הגורמים החשובים להבדל הפנוטיפי בין האדם לשימפנזה.
 

ranisharoni

New member
אכן התכוונתי לקירבה ברמת הפנוטיפ

או איזשהו מדד לקירבה פונקציונלית בניגוד לדנ"א לא פונקציונלי שם אין לחץ סלקטיבי ולכן הוא לא נראה כשימושי במיוחד להשוואה בין תכונות שמקורם בלחץ סלקטיבי\אבולוציוני.

"כאשר מסתכלים אך ורק על דנ"א מקודד, האם ניתן להראות שהאבולוציה בענף האדם היתה מהירה מאשר בענפי השימפנזה והגורילה?"

כן. על פניו נראה שהשימפנזה קרוב יותר לגורילה מאשר לאדם המודרני. האם לא היה יותר לחץ סלקטיבי על מיני האדם מאז הפיצול?

להבנתי לתכונות לא סלקטיביות (כגון דנ"א לא פונקציונלי או נקודת חן בתוך האף) חשיבות מכרעת בבניית העץ הפילוגנטי משום רמת אקראיות גבוהה היותר אבל גם זה אומר שמרחק פילוגנטי יכול להיות מטעה ביחס למרחק פנוטיפי.
 
אז הבנתי את השאלה (אני חושב)

יש לציין שעוד בשנות השישים כל הטקסונומים והביולוגים האבולוציונים חשבו כמוך. בעצם הם היו בטוחים לא רק שהשימפנזה יותר קרוב לגורילה מאשר לאדם, אלא שכל קופי האדם: השימפנזה, הגורילה, האורנגאוטן והגיבון כולם קרובים יותר זה לזה מאשר לאדם. ואז הגיעה הביולוגיה המולקולרית ופיזרה לכולנו את האשליות... אני אישית עוד זוכר את הויכוחים בשנות ה-80 אם השימפנזה יותר קרוב לגורילה או לאדם (היו תוצאות ממחקרים מולקולרים לכאן ולכאן. ההבדלים היו בשברי אחוזים). היום כבר לא נשאר ספק כי התפצלות הענף של הגורילה קדמה להתפצלות בין ענפי השימפנזה והאדם. כלומר במונחים פילוגנטים אנחנו קופי-אדם (הומינואידים) ו"קופי-אדם גדולים" (הומינידים).

השאלה שלך היא אם אנחנו יכולים בכל זאת להצדיק באופן גנטי את התחושה שלנו שאנחנו שונים מ"שאר קופי האדם". וזאת תחושה שקשה לספק לה בסיס אובייקטיבי גם ברמה הפנוטיפית: נכון שהמוח שלנו גדול פי שלושה מזה של שאר קופי האדם, אבל זכרי גורילה למשל יכולים לטעון שמשקל הגוף שלהם גדול לפחות פי שלושה מזה של האדם, השימפנזה ושאר קופי האדם. אתה רוצה להתווכח עם גורילה שמשקל המוח יותר חשוב ממשקל הגוף?

היינו רוצים למצוא איזו תת-קבוצה של "דנ"א פונקציונלי" ולהראות שחלו בו יותר שינויים גנטיים (= אבולוציה מהירה יותר) או ברירה טבעית חזקה יותר בענף שמוביל לאדם, יחסית לענפים שמובילים לשימפנזה או לגורילה. זה כבר קשה כי הגנום שלנו כולל אחוז או שניים שמתורגמים לחלבון (נאמר שכולו פונקציונלי) פלוס אחוז בלתי-ידוע של גנום פונקציונלי שאיננו מתורגם לחלבון, אשר יכול לנוע מאחוזים בודדים ועד אולי 50% (לגבי השאר, נדמה לי שדי מוסכם היום שלפחות 50% בגנום שלנו איננו פונקציונלי).

ראיתי תוצאות מכמה מחקרים שניסו לבודד תת-קבוצה כלשהי של דנ"א פונקציונלי או לעקוב אחרי סימני ברירה לצורך השוואה כזו. חלק טענו שהם מזהים אבולוציה יותר מהירה בענף האדם, אבל זכור לי במעורפל לפחות אחד שמצא אבולוציה מהירה יותר דווקא בענף השימפנזה, ועוד כמה שלא מצאו הבדל משמעותי. בשורה תחתונה - כיום בהחלט לא פשוט להצדיק ברמה הגנטית את התחושה שלנו שאנחנו קוף אדם מיוחד.
 

ranisharoni

New member
דווקא לא שאלתי בהקשר של "האם אנו קופים"

אלא בהקשר שהעץ הפילוגנטי, לפיו אין ספק שאנו הכי קרובים לשימפנזה מבחינה אב קדמון משותף, יכול להטעות ולא לשקף מרחק אפקטיבי אמיתי. כפי שציית, בעבר מאפיינים אנטומיים הובילו למחשבה שהגורילה יותר קרוב לשימפנזה מאשר לאדם.

כמותית המחשבה שלי היא כזאת: נניח "שהמרחק" הפילוגנטי עפ"י מאפיינים סלקטיביים בין:
האב גורילה-שימפנזה לגורילה (בן ימינו) הוא 30.
האב גורילה-שימפנזה לאב שימפנזה-אדם הוא 20.
האב שימפנזה-אדם שימפנזה (בן ימינו) הוא 40.
האב שימפנזה-אדם לאדם הוא 100.

הרי שהמרחק בין הגורילה לשימפנזה הוא 40+30+20=90 והוא קטן מ 100 שהוא המרחק בין האדם לשימפנזה (עפ"י הדוגמא שלי).

למעשה בהשוואת המרחקים הייתי מצפה לראות השוואה עפ"י קבוצות שונות של מאפיינים ולא רק סך כל הגנום היות ועל רובו אין לחץ סלקטיבי והוא רק פונקציה של זמן.

מהראיות האנטומיות רואים שמיני האדם מיתכנסים לאב קדמון דומה מאוד לשימפנזה בן ימיינו מה שמראה שלכאורה לא היה לחץ סלקטיבי רב על הענף של השימפנזה. למעשה, לעומת ההומינידים, לא ידוע לי על מאובני ביניים משמעותיים של מיני שימפנזה.

עוד אספקט בעייתי, כפי שציית, הוא איך למשקל את התכונות השונות בכשירות הכוללת של המין. למשל הליכה זקופה לעומת משקל.
 

ranisharoni

New member
תשובה חלקית מצאתי במילות הסיכום מאמר

על המיפוי הראשוני של גנום השימפנזה:
http://www.nature.com/nature/journal/v437/n7055/full/nature04072.html

ברמה המולקולרית הנושא אכן סבוך ואפילו שאלה תמימה למראה הופכת לאתגר לא פשוט. ברוב תמימותי חשבתי שהפיצול הרב למינים רבים בענף המוביל לאדם הם אינדיקציה ברורה ללחץ הסלקטיבי שהוביל לאדם.

(את זה אתה תאהב משום הדגש על השפעתו של הסחף הגנטי):
The hardest such question is: what makes us human? The challenge lies in the fact that most evolutionary change is due to neutral drift. Adaptive changes comprise only a small minority of the total genetic variation between two species. As a result, the extent of phenotypic variation between organisms is not strictly related to the degree of sequence variation. For example, gross phenotypic variation between human and chimpanzee is much greater than between the mouse species Mus musculus and Mus spretus, although the sequence difference in the two cases is similar. On the other hand, dogs show considerable phenotypic variation despite having little overall sequence variation (~0.15%). Genomic comparison markedly narrows the search for the functionally important differences between species, but specific biological insights will be needed to sift the still-large list of candidates to separate adaptive changes from neutral background.

ועוד:
Our comparative analysis suggests that the patterns of molecular evolution in the hominids are typical of a broader class of mammals in many ways, but distinctive in certain respects. As with the murids, the most rapidly evolving gene families are those involved in reproduction and host defence. In contrast to the murids, however, hominids appear to experience substantially weaker negative selection; this probably reflects their smaller population size. Consequently, hominids accumulate deleterious mutations that would be eliminated by purifying selection in murids. This may be both an advantage and a disadvantage. Although decreased purifying selection may tend to erode overall fitness, it may also allow hominids to ‘explore’ larger regions of the fitness landscape and thereby achieve evolutionary adaptations that can only be reached by passing through intermediate states of inferior fitness


ומסר חינוכי של החוקרים לשימור השימפנזים:
Our close biological relatedness to chimpanzees not only allows unique insights into human biology, it also creates ethical obligations. Although the genome sequence was acquired without harm to chimpanzees, the availability of the sequence may increase pressure to use chimpanzees in experimentation.
 
אני מבין את הדוגמה המספרית שנתת

אם כי כמובן אין לנו אפשרות בפועל למדוד מרחק גנטי לאבות קדמונים שאין לנו את הגנום שלהם. לכן אנחנו מוגבלים למדוד את המרחק הגנטי בין, נניח, אדם שימפנזה וגורילה. אך אם לאיזו תת קבוצה של דנ"א פונקציונלי היינו יכולים להראות שהאדם שונה מהשימפנזה והגורילה יותר מאשר השימפנזה והגורילה שונים זה מזה, ההסבר הפשוט ביותר (והאטרקטיבי ביותר) לכך היה שיותר הבדלים הצטברו בענף האדם לאחר פרידתו מענף השימפנזה, היינו אבולוציה מהירה יותר. מה שהסברתי הוא שקשה באופן מפתיע למצוא תת-קבוצה כזו.

אנחנו יכולים לאתר אזורים מאוד מצומצמים בגנום שאכן עברו אבולוציה מואצת בענף האדם. אלו האזורים שנקראים לפעמים HAR (ראשי תבות של Human Accelerated Regions). הם כמובן לא מוכיחים שאנחנו מיוחדים יותר משימפנזים נניח (כי באותה מידה אפשר למצוא Chimp Accelerated Regions) אבל הם מאפשרים להתמקד בשינויים שיחודיים לאנושות.

אגב ההנחה שלך כי מיני האדם מתכנסים לאב קדמון דומה מאוד לשימפנזה בן ימינו היא לא מדוייקת. ראה בערך ויקיפדיה של ארדיפיתקוס רמידוס.
 
למעלה