Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Badacze z Uniwersytetu w Bolonii przedstawili w artykule opublikowanym w czasopiśmie „MBC Biology” swoje dochodzenie w sprawie genetycznej historii Włochów. Naukowcy sięgnęli wcześniej niż ktokolwiek przed nimi w badaniu historii ewolucyjnej półwyspu Apenińskiego. Jak się bowiem okazuje, różnice genetyczne, którymi cechują się współcześni Włosi, sięgają aż ostatniego zlodowacenia. Z badania wynika, że mieszkańców południa i północy półwyspu charakteryzują osobliwości genetyczne, które były odpowiedzią na zmiany i różnice środowiskowe sprzed 19 tysięcy lat.

Badania mają charakter historyczny, ale ich cel jest jak najbardziej współczesny. Chodzi o to, żeby zrozumieć procesy demograficzne i to, jak wpływało na nie zmienne środowisko, które ukształtowało mozaikową przeszłość współczesnych europejskich populacji. Jak wyjaśnia Marco Sazzini, profesor antropologii molekularnej na Uniwersytecie Bolońskim, jeden z autorów artykułu, być może takie badania pozwolą coś więcej powiedzieć o współczesnych Włochach, o ich specyficznych cechach, a także o ich systemie odpornościowym.

Na potrzeby badań naukowcy przeprowadzili sekwencjonowanie pełnego genomu 40 osób, które zostały wyselekcjonowane jako najbardziej reprezentatywne dla zróżnicowanej populacji półwyspu Apenińskiego. Tych 40 osób to ponad 17 milionów wariantów genetycznych. Badacze zestawili je z wariantami genetycznymi 35 innych populacji zamieszkujących współczesną Europę i obszar Morza Śródziemnego. Te same dane naukowcy zestawili z genotypami prawie 600 osobników, pochodzących z okresu od Górnego Paleolitu (ok. 40 tysięcy lat temu) po Epokę Brązu (około 4 tysiące lat temu). Porównanie było na tyle precyzyjne, że umożliwiło wskazanie momentu, w którym musiały mieć miejsce zdarzenia decydujące o dalszych rozwoju i zróżnicowaniu Włochów. Jak się okazuje, zmiana kluczowa dla współczesnej puli genowej Włochów rozpoczęła się około 19 tysięcy lat temu, kiedy kończyło się na tym terenie ostatnie zlodowacenie. Naukowcom nigdy dotąd nie udało się sięgnąć tak daleko – jak dotychczas uważano, że wyraźne ślady kształtujące i odróżniające charakter genetyczny Włochów nie sięgają dalej niż do wielkich migracji, które miały miejsce od 4 do 7 tysięcy lat temu.

Zmiany klimatyczne i migracje polodowcowe

Badacze najbardziej szczegółowo zajęli się rozpoznaniem historii ewolucyjnej dwóch grup najbardziej odmiennych – na dwóch krańcach geograficznych i na dwóch krańcach „gradientu ewolucyjnego” Włochów. Najstarsze widoczne wspólne ślady genetycznej wspólnoty pochodzą sprzed około 30 tysięcy lat, a pewne wyraźne odróżnienie widać w czasach późnej epoki lodowej.

Główna hipoteza publikacji zakłada, że kluczowe znaczenie miały wówczas zmiany temperatury. Wraz z ociepleniem pewne grupy podążyły za wycofującym się lodowcem i wkrótce odizolowały się od mieszkańców południa.

DNA współczesnych mieszkańców północnych Włoch nosi wyraźne ślady tych polodowcowych migracji. Wiele łączy ich z kulturami magdaleńskimi i epigraweckimi, które dominowały w Europie górnego paleolitu od północnej Hiszpanii aż po Małopolskę. Co więcej, badacze zaobserwowali też ślady typowe dla wcześniejszych kultur zbieracko-łowieckich, charakterystycznych dla praktycznie wszystkich europejskich populacji między 36 a 26 tysięcy lat temu.

Przeciwnie jest w przypadku Włochów z południa. Ślady tych typowych dla kontynentalnej Europy cech zostały zamazane przez zmiany, jakie zaszły w wyniku mieszania się z neolityczną ludnością pochodzącą z Anatolii i Bliskiego Wschodu. Południowe Włochy były istotnym ośrodkiem migracji i tranzytu neolitycznego postępu – to właśnie tam docierały i stąd rozchodziły się na obszar śródziemnomorski grupy ludności, które niosły ze sobą najnowszą przełomową wówczas technologię – rolnictwo.

Genetyczna adaptacja

Różnica genetyczna rdzennej ludności połudnowych i północnych Włoch nie opiera się jednak wyłącznie na mieszaniu się z ludnością napływową. 19 tysięcy lat temu, kiedy dobiegał końca szczyt ostatniego zlodowacenia, mieszkańcy południa i północy zaczęli żyć w wyraźnie odmiennych warunkach środowiskowych i w zupełnie innym ekosystemie. To przyniosło stopniową odmienność puli genowej.

Podczas, gdy na południu klimat już się zmienił, to przez całe tysiąclecia mieszkańcy północnej Italii żyli nadal w takim środowisku, jakby świat był nadal w maksimum zlodowacenia. Takie warunki wymagały biologicznej adaptacji – ludzie rozwinęli więc metabolizm potrzebny do wysokokalorycznej diety, bogatej w tłuszcze zwierzęce, bez których nie da się przetrwać w zimowych warunkach. Badacze zaobserwowali więc wyraźne zmiany w regulacji insuliny i ogrzewania organizmu, jak również w metabolizmie komórek tłuszczowych. Zmiany te przyniosły mniejszą podatność w danej populacji na takie choroby jak cukrzyca i otyłość.

Mieszkańcy południa w tym samym czasie byli wystawieni na zupełnie inne formy wpływu środowiska naturalnego. Badacze zaobserwowali, że genomy tych ludzi wykazują dużą aktywność w dekodowaniu białek zwanych mucynami, które znajdują się w błonach śluzowych układu oddechowego i żołądkowo-jelitowego i które zapobiegają atakowaniu tkanek przez patogeny. Najwyraźniej – twierdzą autorzy badań – była to genetyczna odpowiedź na mikroorganizmy rozwijające się w nowym klimacie. Efekty tej zmiany widoczne są dziś – mieszkańcy południa znacznie rzadziej niż Włosi z północy cierpią na choroby środkowego układu żywieniowego, m.in. na nefropatię IgA. Inną, dobrze widoczną cechą południowych Włochów, której pochodzenie ma charakter prehistoryczny jest większa produkcja melaniny, która odpowiada za ciemniejszy kolor skóry i mniejsza podatność na nowotwory skóry.

Badania źródłowe: “Genomic history of the Italian population recapitulates key evolutionary dynamics of both Continental and Southern Europeans" Sazzini et al. BMC Biology 2020. DOI: 10.1186/s12915-020-00778-4

Opracowano na podstawie artykułu Earliest evidence of Italians' extraordinary genetic diversity dates back to 19,000 years ago opublikowanego na portal Phys.org.