Humanizam i evolucija. Čovjek je mijenjao svoju genetiku iako na njega djeluju iste biološke sile kao i na druga živa bića

Analize genoma čovjeka pokazale su kako su brojni geni bili izloženi relativno recentnoj pozitivnoj selekciji a mahom se radi o genima koji sudjeluju u čovjekovim funkcijama koje su rezultat odgovora na određene kulturološke prakse, piše Tamara Čačev. Smatra se kako između 100 i 1000 gena čovjeka podliježe recentnoj ubrzanoj evoluciji, odnosno i do 10% čovjekovog genoma

• Naslovna ilustracija: Knjige Roberta Boyda i Petera J. Richersona u kojima se ispituje međuovisnost kulture i evolucije

• dr. sc. Tamara Čačev viša je znanstvena suradnica u Zavodu za molekularnu medicinu Instituta Ruđer Bošković. Čačev je također članica Savjeta Ideje.hr

Evolucijski gledano čovjek je tek  jedno od niza živih bića koje je nastanjivalo i nastanjuje ovaj planet pri čemu nije ni najsnažniji, ni najizdržljiviji, ni najdugovječniji a sasvim sigurno ne i najbrojniji, no ipak Zemljom ne vladaju lavovi, slonovi ili mravi nego njihove sudbine kroji upravo čovjek. Jasno je da u direktnom srazu jednog čovjeka i jednog lava ili slona gubimo, ali na kolektivnoj razini smo pobjednici nažalost počesto i na štetu svih drugih živih bića na ovom planetu. Kako se to dogodilo? Očito se u evoluciji čovjeka u odnosu na njegove najbliže srodnike primate dogodio niz iskoraka koji su mu to omogućili. Kažemo kako je evolucija čovjeka zapravo evolucija njegovog mozga i stoga ga ne možemo promatrati samo kroz biološke zakonitosti budući da realno nema drugih živih bića koja bi mu u toj domeni bila usporediva.

Razvijeni mozak, uspravan hod, oslobađanje ruku za druge funkcije sve nam je to omogućilo da počnemo korisititi i izrađivati oruđe i oružje čime smo stekli vještine koje su nam pak omogućile da se bolje hranimo i razvijemo mozak kako to nije uspjelo niti jednoj životinji prije nas. Danas živimo u izrazito kompleksnim društvenim zajednicama po samonametnutim moralnim ili religijskim pravilima koja su zapravo konstrukti našeg mozga. Nije da kompleksne životne zajednice ne postoje i u životinjskom svijetu no nisu svjesno konstruirane i njihovi članovi ne promišljaju i ne preispituju svoje pozicije u njima nego djeluju po nagonskim principima.

Zabrana incesta imala je direktne posljedice na našu genetiku, jer je smanjena mogućnost da greške u nekom genu budu zastupljene na oba kromosoma porijeklom od oca i majke. Kod čistokrvnih pasmina životinja niz je urođenih bolesti

Postavlja se pitanje kako te samonametnute norme življenja utječu na evoluciju čovjeka, odnosno, ako to spustimo na najtemeljniju razinu biologije, kako utječu na njegov genom. Ako razmotrimo primjerice zabranu incesta odnosno križanja u bliskom srodstvu jasno je kako je to imalo direktne pozitivne posljedice na našu genetiku jer je smanjilo mogućnost da greške prisutne u nekom genu budu zastupljene na oba kromosoma porijeklom od oca i od majke za što je veća vjerojatnost ako postoji upravo takvo križanje. Nažalost, zbog istih principa danas kod čistokrvnih pasmina životinja imamo niz urođenih bolesti, budući da zbog križanja u bliskom srodstvu nema kompenzatornih verzija gena koje bi preuzele funkciju mutiranih kopija. To je tek najočitiji primjer kako su društvene norme utjecale na našu genetiku.

Razvojem s jedne strane populacijske genetike, a s druge strane antropologije, u zadnjih pedesetak godina došlo se do niza interesantnih primjera kako je naša humanistička nadgradnja utjecala na naše biološke osnove. Nekako se tradicionalno podrazumijevalo da na evoluciju čovjeka djeluju iste biološke sile kao i na sva druga bića što je naravno točno, no, nekako postrani je ostalo istraživanje kulturnih praksi koje su također modificirale selekcijske pritiske na evoluciju čovjeka.

Najprije treba reći kako se u antropološkom smislu kultura karakterizira kao skup vjerovanja, vrijednosti, ponašanja i tradicija koji su povezani s nekom populacijom.  U ovom kontekstu radi se o skupu društveno naučenih ponašanja a pri tome podrazumijevamo oponašanje obrazaca ponašanja drugih ili njihovo ciljano poučavanje. U smislu istraživanja u biologiji to je prilično mutan koncept pa se za potrebe utjecaja na genom čovjeka uzima jednostavniji koncept a to je da se radi o informaciji (tu se podrazumjevaju znanje, vjerovanje, vrijednosti i vještine) koja može utjecati na ponašanje pojedinca a koja se stječe od drugih pripadnika grupe. Ne razmatra se dakle sveukupna kultura nego njeni pojedini segmentalni utjecaji. Analize koevolucije gena i kulture temelje se na konvencionalnoj teoriji populacijske genetike. No uz klasično praćenje kako se aleli (varijante) nekih gena ili udio genotipova u populaciji mijenja ovisno o evolucijskim silama kao što su selekcija ili drift, ove analize uključuju i element kulturne transmisije.

Kulture u kojima je razvijeno korištenje mliječnih proizvoda bolje podnose laktozu jer je u njihovom genomu prisutna funkcionalna verzija gena koja im to omogućava. (Izvor fotografije FineArtAmerica)

Jedan od takvih pionirskih primjera bila su istraživanja korištenja mlijeka u prehrani naših predaka. Naime, prelaskom na uzgoj životinja i pijenje mlijeka direktno smo utjecali na vlastitu sposobnost razgradnje šećera laktoze prije samo 9000 godina. Naravno, kako je to bilo relativno nedavno u našoj povijesti još je kod značajnog broja ljudi pristutna intolerancija na laktozu u odrasloj dobi. Ako promotrimo kako je ta intolerancija distribuirana u ljudskoj populaciji tada je vidljivo da kulture u kojima je razvijeno korištenje mliječnih proizvoda bolje podnose ovaj šećer jer je u njihovom genomu prisutna funkcionalna verzija gena koja im to omogućava. Takvi naizgled sitni pomaci u širenju spektra namirnica i njihove dostupnosti zbog uzgoja, zatim fenomen kuhanja hrane naspram konzumacije sirovog biljnog i životinjskog materijala omogućili su nam bolju ekstrakciju i iskoristivost hranjivih tvari te razvoj našeg mozga u odnosu na druge životinje. Sposobnost govora i verbalnog uobličavanja i prijenosa ideja ubrzala je naš daljnji razvoj do ovog stupnja intelekta na kojem smo danas.

Drugi ogledni primjer utjecaja kulturnih obrazaca na genom i obratno je povezanost poljoprivredne prakse, srpaste anemije i malarije. U krajevima gdje je pristuna malarija u jednom dijelu populacije perzistira defektni oblik eritrocita koji izaziva bolest koju poznajemo pod nazivom srpasta anemija. Iako ima negativne posljedice na zdravlje ljudi, genetička podloga, mutacija u genu za hemoglobin ipak  opstaje u populaciji i to baš u malaričnim krajevima.

Za sve što se u populaciji održava iako nije očito korisno nego naprotiv izaziva i bolest mora postojati neka evolucijska korist. Eritrociti ljudi sa srpastom anemijom su specifičnog izgleda koji im ujedno čini i probleme jer može lakše doći do opstrukcije krvnih žila i posljedično oštećenja organa. No, u malaričnim predjelima Afrike ovakav oblik eritrocita, koji je zapravo rezultat disfunkcionalnog oblika hemoglobina je prednost jer parazitu Plasmodiumu, uzročniku malarije kojeg prenose komarci takvi eritrociti nisu prijateljska sredina a također se i brže eliminiraju. Stoga iako  srpasta anemija nije povoljna za pojedinca ipak ima određeni protektivni učinak u odnosu na malariju i opstaje u populaciji. Ovdje se radi dakle o čisto biološkoj evolucijskoj intervenciji no zanimljivo je kako je i jedna kulturološka razlika utjecala na dinamiku ove dvije bolesti.

Naime, pokazalo se kako je u afričkim zajednicama koje uzgajaju jam puno veća učestalost srpaste anemije u odnosu na susjedne zajednice koje imaju drugačije uzgojne preferencije. Zbog čega je došlo do takve razlike? Kako bi se uzgajao jam potrebno je eliminitati vegetaciju što je pak dovelo do povećanja močvarnih područja i boljih životnih uvjeta za malarične komarce. Stoga je i potreba za adaptacijskim mehanizmom na malariju kroz veći udio srpaste anemije u populaciji postala nužnost. Iz ovog primjera vidljivo je kako je direktna razlika u agrikulturi, izazvala promjene i na razini genoma.

Sudionici hodanja protiv dijabetesa na južnopacifičkim otocima čiji su stanovnici danas podložniji bolestima sjedilačkog života upravo zato što su njihovi pretci bili istraživači (Wikipedia)

Kultura i genetika u evoluciji čovjeka su dakle isprepletene i zapravo možemo govoriti o njihovoj koevoluciji. Za ove fenomene skovan je i naziv dualna teorija nasljeđivanja ili biokulturalna evolucija. Genetska podloga i kultura nalaze se u evoluciji čovjeka u svojevrsnoj povratnoj sprezi jer promjene u genetskoj osnovi mogu dovesti do promjena u kulturi koje pak opet mogu dovesti do utjecaja na genesku selekciju.

No, nisu svi primjeri koevolucije genetičke osnove čovjeka s kulturom pozitivni. Pretpostavlja se da je velika pojavnost dijabetesa tipa II u Polinežana rezultat veće učestalosti genetičke varijante gena PPARGC1A u njihovoj populaciji. Jedna od „kulturoloških“ hipoteza kako je do toga došlo uzima u obzir način života njihovih predaka koji su poduzimali dugotrajne pomorske poduhvate na kojima su bili izloženi stresu, hladnoći i gladi. Moguće je da su takvi uvjeti potaknuli specifičan oblik metabolizma koji im je omogućavao da kada im je dostupna hrana brže nakupljaju naslage masti te je to pojedincima s ovom varijantom gena dalo evolucijsku prednost. No, u današnjim uvjetima modernog načina života ona vodi u pretilost i dijabetes tipa II. Paradoksalno je da su Polinežani danas podložniji tipičnoj bolesti sjedilačkog načina života zbog toga što su njihovi pretci bili previše istraživački nastrojeni.

Iako možda još nema dovoljno dokaza kako bi se apsolutno moglo tvrditi kako je neki gen evoluirao isključivo zbog kulturološkog selekcijskog pritiska koji je čovjek sam sebi nametnuo interesantan je primjer gena FOXP2 čije mutacije izazivaju deficijenciju u govornim vještinama.²  U evolucijskom stablu ovog gena prisutne su svega četiri mutacije od čega su dvije prisutne upravo u grani koja vodi prema ljudskoj vrsti. Stoga je jedna od interpretacija ovog nalaza kako je selekcija ovih mutacija bila neophodna za razvoj govora. Drugi takav primjer je onaj gena MYH16 koji je izgubljen iz loze hominida. Radi se o genu koji je bitan za funkcioniranje čeljusti a njegov je gubitak, pretpostavlja se, izazvao smanjenje mišića čeljusti u vremenu koje korespondira s vremenom kada je čovjek prešao na konzumaciju kuhane hrane.

Zahvaljujući modernim tehnologijama sekvencioniranja, analize genoma čovjeka pokazale su kako su brojni geni bili izloženi relativno recentnoj pozitivnoj selekciji a mahom se radi o genima koji sudjeluju u čovjekovim funkcijama koje su rezultat odgovora na određene kulturološke prakse. Smatra se kako negdje između 100 i 1000 gena čovjeka podliježe recentnoj ubrzanoj evoluciji, odnosno da se radi i do 10% čovjekovog genoma.¹ U ove skupine gena ubrajaju se oni koji kodiraju enzime potrebne za probavljanje mlijeka i mliječnih proizvoda, metabolizam ugljikohidrata, škroba odnosno konzumacije alkohola. Također povećanim korištenjem biljnih izvora hrane došlo je do selekcije gena za detoksifikaciju nekih otrovnih biljnih spojeva. Kao odgovor na malariju i druge bolesti kojima je čovjek postao više izložen zbog suživota s životinjama razvili su se geni koji daju bolji imunološki odgovor na pojedine patogene ili čak rezistenciju.

Kako bismo preživjeli u različitim klimatskim uvjetima došlo je do modifikacije gena koji sudjeluju u metabolizmu, zatim odgovoru na toplu i hladnu klimu. Boja kože, kose i očiju također je adaptacija na lokalne uvjete okoline. Životom u zajednicama s razvijenim kulturama razvijao se i naš živčani sustav te posebice geni koji su uključeni u proces govora. Naši zubi i čeljusti prilagodili su se kuhanoj hrani koja je također kulturološki uvjetovan pritisak.

No treba pošteno priznati kako su ovakva istraživanja tek u začetku i kako je tek malo genomskih regija identificirano i povezano s specifičnim adaptivnim fenotipom. Od takvih asocijacija je zatim tek mali broj zasada definitivno povezan s nekim oblikom selekcijskog pritiska u nedvojbenoj je poveznici s kulturom još i manje, a radi se o prethodno navedenim primjerima.

U tom kontekstu razvile su se dvije grane istraživanja – jedna koja se bavi koevolucijom gena i kulture gdje se zapravo istražuje kako se genetički i kulturološki procesi isprepliću u evoluciji, te teorija stvaranja niša u kojoj se istražuje kako sami organizmi utječu na modificiranje vlastite okoline. Kroz ove modele pokušava se objasniti evolucija procesa učenja, kulture, jezika, inteligencije, suradnje kao i različitosti u reproduktivnom ponašanju. Smatra se da su procesi interakcije gena i kulture brži i jači u odnosu na klasične evolucijske procese kojima podlježu ostala živa bića te da je to zapravo dominantni utjecaj na evoluciju čovjeka.²

Mogu li kulturološki selekcijski pritisci biti jači od nekulutroloških u evoluciji čovjeka? Moguće je da je tako jer se kulturološki procesi odvijaju putem prijenosa stečenog znanja od jedinke do jedinke i to na prilično pouzdan i konzistentan način čime nastaje kulturološki modificirani selektivni okoliš koji može izazvati prilično jak dugotrajan i usmjeren selekcijski utjecaj. Također nove kulturološke prakse se šire puno brže nego mutacije u genomu jer proces kulturološkog učenja djeluje brže i kumulativnije od biološke evolucije. Brzo širenje kulturnih praksi brzo dovodi do maksimuma u intenzitetu selekcije poželjnih genetičkih varijanti. Stoga i vrijedi argumentacija kako je upravo kultura ubrzala proces čovjekove evolucije.

Koje su prednosti koevolucije gena i kulture? Jedna od najočitijih je adaptivno ponašanje, jedinke dobivaju gotova rješenja problema tako da kopiraju ponašanje druge jedinke.

Kulturne prakse mogu u populaciji održavati ponašanja koja su neovisna od samih ekoloških pritisaka okoline. U teoriji konstruiranja niša koja je dio evolucijske biologije naglasak je na sposobnosti organizama da modificiraju prirodnu selekciju u vlastitoj okolini i da na taj način budu sukreatori svoje vlastite evolucije. Kada se radi o konstruiranju niša kao rezultata kulturoloških procesa čovjeka u proteklih 50 000 godina ljudi su se proširili iz Afrike po čitavom svijetu, preživjeli su ledeno doba, počeli su se baviti poljoprivredom, domestificirali su stotine biljnih i životinjskih vrsta te bili izloženi njihovim patogenima. Svaka od ovih prekretnica bila je novi selekcijski pritisak a sve su one osim ledenog doba bile zapravo samonametnute od strane čovjeka. S druge strane čovjek se uspio oduprijeti najbazičnijim pritiscima okoliša poput hladnoće kroz korištenje vatre, sklanjanje u pećine te izradu odjeće pa je direktni utjecaj bioloških silnica time umanjen. Kada su naši preci selili u krajeve s drugačijom klimom nisu doživjeli značajne fiziološke promjene jer su na izazove okoliša reagirali primarno kroz kulturološke promjene. Smatra se kako su hominidi u odnosu na druge životinje evoluirali više kao odgovor na samonametnute selekcijske pritiske nego na čimbenike okoline te su stoga danas i u većem raskoraku s uvjetima vlastitog okoliša što se zorno može prikazati kada bismo zamislili da moramo goli preživjeti zimu u nekoj šumici poput drugih životinja.

U današnjem vremenu nema smisla promatrati evoluciju čovjeka isključivo u kontekstu bioloških sila jer čovjek je za razliku od svih drugih živih bića sukreira vlastitu evoluciju od najočitijih medicinskih intervencija pa do suptilnih kulturoloških promjena koje u konačnici također ostavljaju trag u njegovom genomu.Takav tip utjecaja je teško izolirano pratiti no to ne znači da ga se u promišljanjima treba izostaviti budući da nas u budućnosti čekaju izazovi „human-machine interfacea“, potencijalnog „pojačavanja“ nekih naših sposobnosti bilo kroz genetičke modifikacije ili u interakciji s umjetnom inteligencijom koji će također utjecati na naše životne uvjete.

Literatura:

1. Williamson, S. H. et al. Localizing recent adaptive evolution in the human genome. PLoS. Genet.3, e90 (2007).
2. Enard, W. et al. Molecular evolution of FOXP2, a gene involved in speech and language. Nature 418, 869–872 (2002)

1. Richerson, P. J. & Boyd, R. Not By Genes Alone: How Culture Transformed Human Evolution (Univ. of Chicago Press, 2005).