Inimese immuunsüsteem pidi ligikaudu kümne tuhande aasta eest kohanema uute ohtudega. Esimeste põlluharijate tihedam läbikäimine ja loomadega jagatud elukeskkond soodustasid uute haigustekitajate levikut. Seetõttu hakkasid pronksiajal kogukondades kiiresti levima mutatsioonid, mis parandasid kaitset leepra ja tuberkuloosi vastu. Praeguseks on aga elukeskkond taas märkimisväärselt muutunud, vahendab Live Science. 

Evolutsioonibioloogias tuntakse taolist triivi evolutsioonilise kompromissina. Keskkonnas, kus levivad surmavad nakkushaigused, soosib looduslik valik tugevat immuunvastust toetavaid geenivariante. Kui haiguste surve aga väheneb, võib seesama üliaktiivne kaitsesüsteem rünnata organismi ennast.

Valikusurve voolis immuunsüsteemi

Uurimisrühm eesotsas Harvardi ülikooli teadlase Ali Akbariga tuvastas Lääne-Euraasia elanike DNA-s peaaegu 500 taolist evolutsioonilist nihet. Ajakirjas Nature avaldatud teadustöö lükkab ümber levinud arusaama, justkui oleks bioloogiline areng lähiajaloolises plaanis peatunud. Akbari sõnul näitab see, kuidas evolutsioon ei ole tegelikult aeglustunud, vaid teadlased ei osanud varem neid märke tähele panna. Geneetikud pidasid seetõttu suunavat valikut inimkonna lähiminevikus pigem haruldaseks.

Uute andmete valguses joonistub välja pidev ja tugev valikusurve, mis voolis pikalt eurooplaste immuunsüsteemi. Näiteks leidsid teadlased, et minevikus levisid laialt tsöliaakia ja gluteenitalumatusega seotud geenialleelid. Autorite hinnangul pakkusid samad geenivariandid esivanematele ilmselt kaitset mõne kurnava nakkuse eest. Haigustekitajate muutudes pidi keha aga leidma uue tasakaalu.

Samamoodi näitas geeniandmestik, et ajas on muutunud hulgiskleroosi- ja tuberkuloosiriskiga seotud mutatsioonide osakaal. Nii suureneski aastatuhandete vältel populatsioonis tuberkuloosile vastuvõtlikkust tõstvate geenivariantide osakaal, kuni umbes 3500 aastat tagasi hakkas nende arvukus taas langema. Hulgiskleroosi puhul juhtus sama umbes 2000 aastat tagasi.

Teadlased nendivad, et sellised ajalised kõikumised viitavad ilmselt elukeskkonna ja valikusurve teisenemisele, mille taga võis olla uute haigustekitajate võidukäik.

Iidsed haiguspuhangud jätsid lisaks jälje ka muudele tervisenäitajatele. Looduslik valik soosis mutatsioone, mis kaitsevad tänapäeva inimesi mitmete verehaiguste ja isegi HI-viiruse eest. Samal ajal vähenes Lääne-Euraasia meeste seas geneetiline eelsoodumus meestüüpi kiilaspäisusele ja reumatoidartriidile. Muutused andsid töörühma hinnangul tolleaegsetele asukatele selge evolutsioonilise eelise.

Uus mudel paljastab varjatud muutused

Et ulatuslikke pikaajalisi trende märgata, pidi rahvusvaheline teadlaste rühm töötama läbi tohutu andmehulga. Nad kaasasid uuringusse enam kui 15 000 Lääne-Euraasia muistse asuka genoomi ja kõrvutasid ajaloolisi proove tuhandete tänapäeva eurooplaste omadega.

Andmete analüüsiks ehitasid bioloogid statistilise mudeli. See võimaldas looduslikku valikut teistest juhuslikest evolutsiooniprotsessidest paremini eristada. Varem otsisid uurijad genoomist peamiselt jälgi sellest, kus üks kasulik mutatsioon levib lühikese ajaga väga laialdaselt. Klassikalisi kiireid kohastumusi esineb tegelikkuses aga harva.

Uus algoritm aitas teadlastel märgata peenemaid, tuhandeid aastaid kestnud järjepidevaid nihkeid alleelide esinemissageduses. Enamasti ei loo looduslik valik kiirelt uusi geene, vaid elupaik muudab hoopis olemasolevate geenivariantide omavahelist tasakaalu. Nii jälgisidki teadlased kuni 18 000 aasta pikkusel perioodil, kuidas kindlate omadustega seotud mutatsioonide osakaal rahvastikus aeglaselt kasvas või kahanes.

Elukeskkond voolis välimust ja vaimset tervist

Haiguste kõrval kujundasid nihked geenivariantide sageduses ka iidsete eurooplaste välimust. Põhja poole liikudes tuli tänapäeva eurooplaste esivanematel kohaneda vähesema päikesevalgusega. Nii leidsidki teadlased mutatsioone, mis soodustavad heledat nahka, sirgeid juukseid ja punapäisust. Hele pigment aitas kesisema päikesevalguse tingimustes sünteesida kehal rohkem D-vitamiini.

Lisaks haigusriskidele ja välimusele jättis pikaajaline surve jälje ka mitmele keerukamale tunnusele, mida juhivad tuhanded pisikesed variatsioonid üle terve genoomi. Viimase 10 000 aastaga kahanes näiteks nende geenivariantide osakaal, mis aitavad kehal rasva varuda. Samuti täheldasid geneetikud valikut mutatsioonide vastu, mida seostatakse tänapäeval bipolaarse häire ja skisofreeniaga. Seevastu kasvas populatsioonis vaimset võimekust toetavate geenikombinatsioonide osakaal.

Omad kitsaskohad

Uuringu autorid hoiatavad siiski, et tänapäeva ühiskonna kohta ei maksa kohe kaugeleulatuvaid järeldusi teha. DNA analüüs aitas kaardistada küll geenivariantide levikut, kuid ei paljastanud alati täpseid põhjuseid, miks mingi tunnus kasulikuks osutus. Näiteks ei pruukinud punased juuksed ise evolutsioonilist eelist anda. Ilmselt levisid vastava tunnusega seotud geenid koos mõne muu soodsa mutatsiooniga.

Edasistes töödes plaanib uurimisrühm vaadelda inimrühmi väljaspool Lääne-Euraasiat. Kui kohandada uut algoritmi teistele maailmajagudele, aitab see paremini mõista kogu inimkonna evolutsioonilist arengut. 

Akbari juhtis tähelepanu asjaolule, et uurijad ei püüa enam tõestada lihtsalt loodusliku valiku olemaoslu. Selle asemel üritavad nad aru saada, kuidas elupaik ja kultuurimustrid seda suunasid. Autorite hinnangul voolisid esivanemate bioloogiat nii toit, kliima kui ka erinevad haigustekitajad. Uut mudelit laialdasemalt kasutades loodavad teadlased seega tulevikus täpsemini kaardistada, kuidas on meid muutnud erinevad kohalikud ajaloolised tegurid.