Em formação

29.7B: Evolução Humana Inicial - Biologia


Os humanos modernos e os chimpanzés evoluíram de um ancestral hominóide comum que divergiu há aproximadamente 6 milhões de anos.

objetivos de aprendizado

  • Liste as características físicas evoluídas usadas para diferenciar os hominídeos de outros hominóides

Pontos chave

  • Os humanos modernos são classificados como hominíneos, o que também inclui parentes humanos bípedes extintos, como Australopithecus africanus, Homo habilis , e Homo erectus.
  • Poucos fósseis de hominídeos muito antigos (antes de 4 milhões de anos atrás) foram encontrados, então determinar as linhas de descendência dos hominídeos é extremamente difícil.
  • Nos últimos 20 anos, três novos gêneros de hominóides foram descobertos: Sahelanthropus tchadensis, Orrorin tugenensis, e Ardipithecus ramidus e Kadabba, mas seu status em relação à ancestralidade humana é um tanto incerto.

Termos chave

  • hominídeo: o grupo evolucionário que inclui humanos modernos e parentes bípedes agora extintos
  • hominóide: qualquer grande macaco (como os humanos) pertencente à superfamília Hominoidea

Evolução humana

A família Hominidae da ordem Primatas inclui chimpanzés e humanos. Evidências do registro fóssil e de uma comparação de DNA humano e de chimpanzé sugerem que humanos e chimpanzés divergiram de um ancestral hominóide comum há aproximadamente 6 milhões de anos. Várias espécies evoluíram do ramo evolutivo que inclui os humanos, embora nossa espécie seja o único membro sobrevivente. O termo hominídeo (ou hominídeo) é usado para se referir às espécies que evoluíram após essa divisão da linhagem dos primatas, designando, assim, espécies que são mais estreitamente relacionadas aos humanos do que aos chimpanzés. Os hominídeos, que eram bípedes em comparação com os outros hominóides que eram principalmente quadrúpedes, incluem aqueles grupos que provavelmente deram origem à nossa espécie: Australopithecus africanus, Homo habilis, e Homo erectus, junto com grupos não ancestrais, como Australopithecus boisei. É difícil determinar as verdadeiras linhas de descendência dos hominídeos. Nos anos anteriores, quando relativamente poucos fósseis de hominídeos haviam sido recuperados, alguns cientistas acreditavam que considerá-los em ordem, do mais antigo para o mais jovem, demonstraria o curso da evolução dos primeiros hominídeos aos humanos modernos. Nos últimos anos, entretanto, muitos novos fósseis foram encontrados. É possível que muitas vezes houvesse mais de uma espécie viva ao mesmo tempo e que muitos dos fósseis encontrados (e espécies nomeadas) representassem espécies de hominídeos que morreram e não são ancestrais dos humanos modernos. No entanto, também é possível que muitas novas espécies tenham sido nomeadas.

Hominídeos muito antigos

Houve três espécies de hominóides muito primitivos que foram notícia nos últimos anos. O mais antigo deles, Sahelanthropus tchadensis, foi datado de quase sete milhões de anos atrás. Existe um único espécime deste gênero, um crânio que foi uma descoberta de superfície no Chade. O fóssil, informalmente chamado de “Toumai”, é um mosaico de características primitivas e evoluídas. Até o momento, não está claro como esse fóssil se encaixa na imagem fornecida pelos dados moleculares. A linha que leva aos humanos modernos e aos chimpanzés modernos aparentemente bifurcou-se (dividida em ramos) há cerca de seis milhões de anos. Não se pensa, nesta época, que esta espécie foi um ancestral dos humanos modernos. Pode não ter sido um hominídeo.

Uma segunda espécie, mais jovem (cerca de 5,7 milhões de anos atrás), Orrorin tugenensis, também é uma descoberta relativamente recente, encontrada em 2000. Existem vários espécimes de Orrorin. Não se sabe se Orrorin era um ancestral humano, mas essa possibilidade não foi descartada. Algumas características de Orrorin são mais semelhantes aos dos humanos modernos do que os australopitecos, embora Orrorin é muito mais velho.

Um terceiro gênero, Ardipithecus ramidus (4,4 milhões de anos atrás), foi descoberta na década de 1990. Os cientistas que descobriram o primeiro fóssil descobriram que alguns outros cientistas não acreditavam que o organismo fosse um bípede (portanto, não seria considerado um hominídeo). Nos anos seguintes, vários outros espécimes de Ardipithecus, incluindo uma nova espécie, Ardipithecus kadabba (5,6 milhões de anos atrás), demonstraram que eram bípedes. Novamente, o status desse gênero como ancestral humano é incerto, mas, por ser bípede, era um hominídeo.


Linha do tempo da evolução humana

o linha do tempo da evolução humana descreve os principais eventos na linhagem evolutiva da espécie humana moderna, Homo sapiens, ao longo da história da vida, começando cerca de 4,2 bilhões de anos atrás até a evolução recente dentro H. sapiens durante e desde o Último Período Glacial.

Inclui breves explicações sobre as várias classificações taxonômicas da linhagem humana. A linha do tempo reflete as visões dominantes na taxonomia moderna, com base no princípio da nomenclatura filogenética em casos de questões abertas sem um consenso claro, as principais possibilidades concorrentes são brevemente delineadas.


Intolerância a lactose

A intolerância à lactose em adultos é uma norma global, não uma exceção ou uma doença. (Piqsels)

A intolerância à lactose ocorre quando não podemos digerir os açúcares do leite (lactose) na idade adulta. Isso pode causar náuseas, cólicas, gases e diarreia e é considerado uma condição médica.

A lactose é decomposta pela enzima lactase. A produção adulta de lactase evoluiu nas populações humanas que domesticaram animais há cerca de 10.000 anos. Essas populações foram encontradas no norte e centro da Europa e em comunidades pastoris na África. O leite é um alimento rico em calorias e nutrientes, o que significa que as pessoas que podem digerir a lactose estariam melhor nutridas, dando-lhes uma chance melhor de sobrevivência e reprodução.

As mutações que permitem a digestão adulta da lactose se espalham gradualmente ao longo das gerações nessas populações. No entanto, aqueles com ancestrais de populações que não rebanho e leite regularmente animais domesticados, como as populações indígenas na América do Norte e do Sul e a maioria das populações asiáticas, não possuem essa habilidade. Na verdade, cerca de 65% dos adultos em todo o mundo permanecem intolerantes à lactose.

Se 65% da população global não consegue digerir a lactose, por que ela é tratada como uma doença? Não há nada de “errado” com alguém que é intolerante à lactose; nenhuma intervenção é necessária, a não ser para evitar ou limitar o consumo de laticínios. A evolução nos diz que a intolerância à lactose é perfeitamente normal. Simplesmente precisamos redefinir a doença.


Evolução humana

Aprenda como os primeiros humanos evoluíram do Homo habilis, ao Homo erectus, ao Homo sapiens e desenvolveram ferramentas básicas de sobrevivência.

Antropologia, Arqueologia, Biologia, Genética

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As camadas que contêm fósseis e pistas arqueológicas podem ser datadas por mais de uma dúzia de técnicas que usam os princípios básicos da física, química e ciências da Terra. Algumas técnicas podem até estimar a idade dos dentes e ossos antigos diretamente. Os avanços no namoro tornaram a evolução humana muito emocionante!


Qual é a evidência genética para a evolução humana?

Nas últimas décadas, nossa compreensão da genética cresceu dramaticamente, fornecendo evidências contundentes de que os humanos compartilham ancestrais comuns com todas as formas de vida na Terra. Aqui estão alguns dos principais tipos de evidência genética para ancestralidade comum.

1. Diversidade genética. Os filhos humanos herdam 3 bilhões de pares de bases de DNA de cada pai, mas eles não são uma duplicata exata. A taxa de variação foi medida com precisão para uma média de 70 bases (de nosso total de 6 bilhões) por geração. Portanto, à medida que voltamos à árvore genealógica, há cada vez mais diferenças genéticas entre nós e nossos ancestrais. Por exemplo, haveria cerca de 140 diferenças entre seu DNA e o de seus quatro avós, e 210 diferenças entre você e seus oito bisavós, e assim por diante. Isso nos permite fazer uma previsão da quantidade de diversidade genética entre duas espécies sobre o tempo desde que viveu sua população ancestral comum. Usando evidências não genéticas, estimou-se que o ancestral comum entre humanos e chimpanzés viveu cerca de 6 milhões de anos atrás. O cálculo das diferenças genéticas dá um número notavelmente próximo do valor estimado.

2. “Cicatrizes” genéticas. Assim como as cicatrizes permanecem em nossos corpos como lembretes de eventos passados, o código do DNA contém “cicatrizes” que são transmitidas de geração em geração. Cicatrizes de DNA resultam da deleção ou inserção de um bloco de bases (não apenas mudanças de base única como na seção anterior). Como temos muitos deles (centenas de milhares) e podem ser localizados com precisão, eles servem como um registro histórico das espécies. Se tivermos a mesma cicatriz dos chimpanzés e orangotangos, a exclusão ou inserção deve ter ocorrido antes que essas espécies se dividissem em populações diferentes. Se nós e os chimpanzés temos uma certa cicatriz, mas os orangotangos não, podemos concluir que a exclusão ou inserção deve ter ocorrido depois que o ancestral comum dos chimpanzés e humanos se separou de nosso ancestral comum com os orangotangos. Desta forma, podemos criar uma árvore genealógica detalhada de ancestrais comuns.

3. Sinônimos genéticos. Em um determinado contexto, as palavras “redondo” e “circular” significam a mesma coisa para um falante de inglês - são sinônimos. Da mesma forma, existem “sinônimos” no código genético - diferentes sequências de bases de DNA que significam a mesma coisa para as células (ou seja, elas causam a produção das mesmas proteínas). As mutações no código genético costumam ser prejudiciais, fazendo com que o organismo não seja capaz de se reproduzir com sucesso. Mas se a mutação resultasse em um “sinônimo”, o organismo funcionaria da mesma forma e continuaria transmitindo seus genes. Por causa disso, esperaríamos que as mudanças sinônimas fossem transmitidas com muito mais eficácia do que as mudanças não sinônimas. Isso é exatamente o que encontramos no DNA de humanos e chimpanzés: há muito mais diferenças sinônimas entre as duas espécies do que as não sinônimas. Isso é exatamente o que esperaríamos se as duas espécies tivessem um ancestral comum e, portanto, fornece mais evidências de que os humanos e os chimpanzés foram criados por descendência comum de uma única espécie ancestral.

Quanto mais pesquisas são feitas sobre o DNA, mais evidências encontramos de que toda a vida está relacionada.

Última atualização em 11 de março de 2019

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Os primeiros humanos, os neandertais e os denisovanos misturaram tudo

Depois dos humanos superarchaicos vieram os arcaicos: Neandertais, Denisovanos e outros grupos humanos que não existem mais.

Os arqueólogos sabem sobre os Neandertais, ou Homo neanderthalensis, desde o século 19, mas só descobriu os denisovanos em 2008 (o grupo é tão novo que ainda não tem um nome científico). Desde então, os pesquisadores descobriram que Neandertais e Denisovanos não só acasalaram entre si, mas também se acasalaram com humanos modernos.

& # x201CQuando o Instituto Max Plank [de Antropologia Evolutiva] começou a obter dados sequenciados de DNA nuclear de Neandertais, ficou muito claro rapidamente que os humanos modernos carregavam algum DNA de Neandertal, & # x201D diz Alan R. Rogers, professor de antropologia e biologia da Universidade de Utah e principal autor do Avanços da Ciência papel. & # x201Que foi um verdadeiro ponto de viragem & # x2026 Tornou-se amplamente aceito muito rapidamente depois disso. & # x201D

Como um grupo descoberto mais recentemente, temos muito menos informações sobre denisovanos do que sobre neandertais. Mas os arqueólogos encontraram evidências de que eles viveram e se acasalaram com os neandertais na Sibéria por cerca de 100.000 anos. A evidência mais direta disso é a recente descoberta de uma menina de 13 anos que morava naquela caverna há cerca de 90.000 anos. A análise de DNA revelou que sua mãe era um Neandertal e seu pai um denisovano.


A evolução não explica nada

& # 8220Blurk & # 8221 é uma palavra nova, recém-inventada. Vamos substituí-lo em frases normalmente encontradas em artigos sobre evolução:

  • Os cientistas determinam como o hipopótamo borrou uma pele grossa.
  • A medicina turva encontra razões para doenças humanas como diabetes.
  • Espécies não relacionadas chegaram a formas de folha semelhantes por desfocagem convergente.
  • A nova pesquisa lança luz sobre como o processo foi orquestrado por blurk para seu melhor atual.
  • Os investigadores sentem que seu trabalho nos aproxima de compreender como a vida originalmente se turvou.

Agora, ensine esta palavra aos alunos do K ao 12 e na faculdade e pós-graduação. Diga a eles que todos os cientistas acreditam em blurk. Esses anti-borrões minoritários são uma mancha na ciência e um embaraço para seu país. A menos que os alunos aprendam como o blurk funciona, seu país ficará para trás em liderança científica. O que é blurk? O que quer que signifique, implica mudança ao longo do tempo, que pode ser para cima, para baixo ou para os lados (19/12/2007), e ocorre pela Lei do Material Acontece. O objetivo de todos os especialistas em ciências é abrir caminho para se tornarem borrões-turcos de renome. Então, eles ganharão & # 8220compreensão. & # 8221

É assim que as explicações evolucionárias realmente parecem impressas? Deixe que os leitores sejam o juiz.

Evolução: Como evoluir uma pele grossa (Biologia Atual) & # 8220 Um novo estudo examina a anatomia e genética da pele em baleias e hipopótamos e revela que as adaptações aos estilos de vida aquáticos e semi-aquáticos evoluiu [borrado] convergentemente nestas linhagens. & # 8221 O artigo usa o e-word & # 8220evolution & # 8221 (e seus derivados) 13 vezes sem explicar o que realmente aconteceu.

A questão de saber se essas adaptações da pele favoráveis ​​à água foram evidência de ancestralidade compartilhada, o produto da evolução convergente, ou algo entre tem importunou pesquisadores veteranos desse problema por anos.

Baleias e hipopótamos têm pele grossa. Eles são semelhantes, mas diferentes. A pele deles ficou borrada em momentos diferentes. O que quer que tenha acontecido, tornou os dois animais bem-sucedidos em seus habitats aquáticos. Era um & # 8220evolucionário [borrado] avanço, & # 8221 e agora um estudo detalhado & # 8220lança luz sobre a evolução [blurk] de tegumento de baleia e hipopótamo, & # 8221 Nina Jablonski escreve. Ela o apresenta como um modelo para os alunos aprenderem: & # 8220 Este artigo faz leitura de livros para alunos aspirantes do método comparativo do século XXI & # 8221, diz ela. O estudo demonstra que a & # 8220skin é uma parte dinâmica da história evolutiva [obscura] dos mamíferos e que apenas começamos para desvendar seus segredos fascinantes.& # 8221 Estudar como o blurk funciona, em outras palavras, está levando a ciência a um nirvana de compreensão.

Como as formigas de exército e os ataques em massa icônicos # 8217 evoluíram (Phys.org) Cientistas de Harvard concluíram que o ataque em massa de formigas militares & # 8220 evoluiu [borrado] de uma forma diferente de caça coordenada chamada invasão em grupo por meio dos efeitos de escalonamento do aumento do tamanho da colônia. & # 8221 Isso é como dizer que pequenas gangues & # 8220 evoluíram & # 8221 para grandes gangues quando seu número de membros aumentou. As formigas são apenas formigas com o comportamento de atacar em grande número. O que a evolução do & # 8217s tem a ver com isso?

Contando de baixo para cima: como os platelmintos marinhos aprendem a sentir a gravidade (Universidade de Okayama): Observação: os platelmintos podem saber de baixo para cima porque têm um órgão chamado estatocisto que contém um pedaço de rocha (um estatólito) que é monitorado por proteínas sensoriais que enviar mensagens sobre o movimento através dos neurônios para o cérebro. Os platelmintos ganham essa função logo após a eclosão. É um sistema incrível composto de várias partes. Parece irredutivelmente complexo. Não é tão sofisticado quanto o órgão de detecção da gravidade de um vertebrado, mas funciona bem para um animal pequeno e simples. O que a evolução do & # 8217s tem a ver com isso? O professor Montonori Aldo diz que você precisa da Teoria do Desfoque para obter & # 8220entendimento. & # 8221 Medite sobre o desfoque até que a compreensão chegue.

Entendimento o mecanismo de resposta ao estímulo da Acoela [animais sem cavidades internas] pode revelar um mecanismo de controle biológico fundamental que remonta à origem dos animais bilaterais, incluindo humanos. Esses organismos, portanto, são chave para desvendar o processo de evolução.

Envelhecimento como consequência da seleção para reduzir o risco ambiental de morrer (Omholt e Kirkwood, PNAS 1 de junho de 2021). Como o envelhecimento acontece, deve haver uma razão obscura para isso. The Stuff Happens Law não faria algo sem um bom motivo.

Uma nova perspectiva no evolução de envelhecimento é desenvolvido, que se concentra em otimizar a exposição de um indivíduo ao risco de mortalidade ao longo da vida. Um significativo fonte de risco está associado com o ato de adquirir a energia necessária para todas as funções da vida. Em particular, uma fração considerável da aquisição de energia vitalícia é usada para manutenção somática. Mostramos como a redução do risco de mortalidade por meio da alocação restrita à manutenção somática poderia realçar fitness vitalício mas resultar em envelhecimento. Nossos resultados são discutidos em relação a teorias atuais da evolução do envelhecimento, onde o antecipamos vai ajudar a iluminar a debate sobre os mecanismos subjacentes ao envelhecimento na natureza e a natureza e os papéis dos trade-offs.

Fez algum sentido? Quem decidiu selecionar esta estratégia? Evolução? Vamos. Omholt e Kirkwood simplesmente abrem caminho para um processo que de alguma forma & # 8220 pode melhorar & # 8221 a aptidão para toda a vida. Talvez a & # 8220 seleção estabilizadora & # 8221 tenha levado a isso. A sua & # 8220 perspectiva atual & # 8221 que eles esperam & # 8220 ajudará a iluminar o debate & # 8221 sobre como o envelhecimento se tornou obscuro. Agora você entende, não é? Isso explica por que os pais muitas vezes vivem décadas após os anos de procriação, certo? Aqui está sua observação final: & # 8220 Reconhecemos que mais trabalhos teóricos e experimentais serão necessários antes que se possa chegar a uma conclusão firme sobre o escopo explicativo da hipótese que propomos neste documento. & # 8221 OK, então, esqueça tudo o que eles disseram.

A medicina evolucionária olha para os nossos primeiros ancestrais humanos em busca de informações sobre condições como o diabetes (A conversa) Três escritores bêbados de Darwin declaram seu domínio do uso de blurk para adivinhação: & # 8220Como todas as coisas vivas, os humanos são produto de uma história evolutiva complexa.

A mais compreensão profunda da nossa evolução é necessário para oferecer melhores cuidados de saúde a toda a nossa comunidade. Antes que a medicina possa avançar, devemos entender de onde viemos.

Ah, o entendimento prometido. Mas se viemos de um processo estúpido de obscurecimento, então o obscurecimento não se importa se vivemos ou morremos. É necessário um ser humano feito à imagem de Deus para se preocupar com outros seres humanos. Por que um Doctor of Blurk se preocupa com você se ele não pode passar adiante sua genes, e não dê a mínima para sua ginástica.

Por que deixamos crescer mais cabelo em nossa cabeça do que em nosso corpo? (Ciência Viva) Observação: os humanos, ao contrário de outros primatas, estão quase sempre nus, mas têm cabelos na cabeça. Deve haver uma razão indefinida para isso, e Tara Santora está aqui para dar aos leitores compreensão com a ajuda de Mark Pagel, Doutor em Teoria de Desfoque. Os humanos podiam se dar ao luxo de deixar o cabelo cair, diz ele, & # 8220 porque tinham a capacidade única de compensar com fogo, abrigo e roupas. & # 8221 Caminhando, Pagel explica que o cabelo permaneceu porque age como um chapéu embutido, mas também mantém o cérebro aquecido à noite. O processo de desfoque resolveu tudo isso sem pensar, você vê que & # 8217s por que ratos-toupeira nus e texugos, ambos mamíferos que cavam na terra, adotaram estratégias opostas. Mas talvez fosse seleção sexual. Ou talvez a teoria do macaco aquático fizesse parte disso. Ou talvez os parasitas prefiram mamíferos peludos em vez de nus. Escolha a noção de desfoque que melhor aumenta sua compreensão. Tudo é justo, exceto prestar atenção aos patifes anti-borrões por aí.

Paulo falou de pessoas assim: orgulhosas, ignorantes e enganadas. & # 8220Agora digo e testifico no Senhor, que você não deve mais andar como os gentios, na futilidade de suas mentes. Eles estão obscurecidos em seu entendimento, alienados da vida de Deus por causa da ignorância que há neles, devido à sua dureza de coração & # 8221 (Efésios 4: 17-18). O salmista observou: & # 8220O homem em sua pompa, mas sem entendimento, é como os animais que perecem & # 8221 (Salmo 49:20). A compreensão vem de conhecer o Criador e ter um relacionamento com ele pela fé: & # 8220Suas mãos me fizeram e moldaram, dê-me compreensão para que eu possa aprender os seus mandamentos & # 8221 (Salmo 119: 73).


Como os europeus desenvolveram a pele branca

ST. LOUIS, MISSOURI—A maioria de nós pensa na Europa como o lar ancestral dos brancos. Mas um novo estudo mostra que a pele pálida, bem como outras características, como estatura e capacidade de digerir leite na idade adulta, chegaram à maior parte do continente há relativamente pouco tempo. O trabalho, apresentado aqui na semana passada na 84ª reunião anual da Associação Americana de Antropólogos Físicos, oferece evidências dramáticas da evolução recente na Europa e mostra que a maioria dos europeus modernos não se parecem muito com os de 8.000 anos atrás.

As origens dos europeus entraram em foco no ano passado, à medida que os pesquisadores sequenciaram os genomas de populações antigas, em vez de apenas alguns indivíduos. Ao comparar as principais partes do DNA dos genomas de 83 indivíduos antigos de sítios arqueológicos em toda a Europa, a equipe internacional de pesquisadores relatou no início deste ano que os europeus hoje são uma mistura de pelo menos três populações antigas de caçadores-coletores e agricultores que se mudaram para a Europa em migrações separadas nos últimos 8.000 anos. O estudo revelou que uma migração massiva de pastores Yamnaya das estepes ao norte do Mar Negro pode ter trazido línguas indo-europeias para a Europa há cerca de 4500 anos atrás.

Agora, um novo estudo da mesma equipe analisa ainda mais esses dados notáveis ​​para pesquisar genes que estavam sob forte seleção natural - incluindo características tão favoráveis ​​que se espalharam rapidamente por toda a Europa nos últimos 8.000 anos. Ao comparar os genomas europeus antigos com os genomas recentes do Projeto 1000 Genomes, o geneticista populacional Iain Mathieson, um pós-doutorado no laboratório do geneticista populacional David Reich da Universidade de Harvard, encontrou cinco genes associados a mudanças na dieta e na pigmentação da pele que sofreram forte resistência natural seleção.

Primeiro, os cientistas confirmaram um relatório anterior de que os caçadores-coletores na Europa não conseguiam digerir os açúcares do leite há 8.000 anos, de acordo com um pôster. Eles também notaram uma reviravolta interessante: os primeiros fazendeiros também não conseguiam digerir o leite. Os fazendeiros que vieram do Oriente Próximo cerca de 7800 anos atrás e os pastores Yamnaya que vieram das estepes 4800 anos atrás não tinham a versão do LCT gene que permite aos adultos digerir os açúcares do leite. Não foi até cerca de 4300 anos atrás que a tolerância à lactose varreu a Europa.

Quando se trata da cor da pele, a equipe encontrou uma colcha de retalhos de evolução em diferentes lugares e três genes separados que produzem pele clara, contando uma história complexa de como a pele europeia evoluiu para ser muito mais clara durante os últimos 8.000 anos. Presume-se que os humanos modernos que saíram da África para colonizar originalmente a Europa por volta de 40.000 anos tinham pele escura, o que é vantajoso em latitudes ensolaradas. E os novos dados confirmam que cerca de 8.500 anos atrás, os primeiros caçadores-coletores na Espanha, Luxemburgo e Hungria também tinham pele mais escura: eles não tinham versões de dois genes -SLC24A5 e SLC45A2—que levam à despigmentação e, portanto, pele pálida nos europeus de hoje.

Mas no extremo norte - onde os baixos níveis de luz favorecem a pele pálida - a equipe encontrou uma imagem diferente em caçadores-coletores: Sete pessoas do sítio arqueológico Motala, de 7.700 anos, no sul da Suécia, tinham ambas as variantes do gene da pele clara, SLC24A5 e SLC45A2. Eles também tinham um terceiro gene, HERC2 / OCA2, que causa olhos azuis e também pode contribuir para pele clara e cabelos loiros. Assim, os antigos caçadores-coletores do extremo norte já eram pálidos e tinham olhos azuis, mas os da Europa central e meridional tinham pele mais escura.

Então, os primeiros fazendeiros do Oriente Próximo chegaram à Europa eles carregavam os dois genes para pele clara. Ao cruzarem com os caçadores-coletores indígenas, um de seus genes de pele clara varreu a Europa, de modo que os europeus do centro e do sul também começaram a ter pele mais clara. A outra variante do gene, SLC45A2, estava em níveis baixos até cerca de 5800 anos atrás, quando atingiu alta frequência.

A equipe também rastreou características complexas, como altura, que são resultado da interação de muitos genes. Eles descobriram que a seleção favoreceu fortemente várias variantes do gene para estatura no norte e centro europeus, começando 8.000 anos atrás, com um impulso vindo da migração Yamnaya, começando 4.800 anos atrás. Os Yamnaya têm o maior potencial genético para ser mais altos do que qualquer uma das populações, o que é consistente com as medições de seus esqueletos antigos. Em contraste, a seleção favoreceu pessoas mais baixas na Itália e na Espanha a partir de 8.000 anos atrás, de acordo com o artigo agora postado no servidor de pré-impressão bioRxiv. Os espanhóis, em particular, diminuíram de estatura há 6.000 anos, talvez como resultado da adaptação a temperaturas mais frias e uma dieta pobre.

Surpreendentemente, a equipe não encontrou genes imunológicos sob intensa seleção, o que vai contra a hipótese de que as doenças teriam aumentado após o desenvolvimento da agricultura.

O artigo não especifica por que esses genes podem ter estado sob uma seleção tão forte. Mas a explicação provável para os genes de pigmentação é maximizar a síntese de vitamina D, disse a paleoantropologista Nina Jablonski, da Pennsylvania State University (Penn State), University Park, enquanto examinava os resultados do pôster na reunião. Pessoas que vivem em latitudes ao norte muitas vezes não recebem UV suficiente para sintetizar vitamina D em sua pele, então a seleção natural favoreceu duas soluções genéticas para esse problema - pele pálida em evolução que absorve UV de forma mais eficiente ou favorecendo a tolerância à lactose para ser capaz de digerir os açúcares e vitamina D encontrada naturalmente no leite. “O que pensamos ser uma imagem bastante simples do surgimento da pele despigmentada na Europa é uma colcha de retalhos emocionante de seleção à medida que as populações se dispersam nas latitudes do norte”, diz Jablonski. “Esses dados são divertidos porque mostram quanta evolução recente ocorreu.”

O geneticista antropológico George Perry, também da Penn State, observa que o trabalho revela como o potencial genético de um indivíduo é moldado por sua dieta e adaptação ao seu habitat. “Estamos obtendo uma imagem muito mais detalhada agora de como a seleção funciona.”


Uma transição precoce da forma da célula impulsiona a expansão evolutiva do prosencéfalo humano

The human brain has undergone rapid expansion since humans diverged from other great apes, but the mechanism of this human-specific enlargement is still unknown. Here, we use cerebral organoids derived from human, gorilla, and chimpanzee cells to study developmental mechanisms driving evolutionary brain expansion. We find that neuroepithelial differentiation is a protracted process in apes, involving a previously unrecognized transition state characterized by a change in cell shape. Furthermore, we show that human organoids are larger due to a delay in this transition, associated with differences in interkinetic nuclear migration and cell cycle length. Comparative RNA sequencing (RNA-seq) reveals differences in expression dynamics of cell morphogenesis factors, including ZEB2, a known epithelial-mesenchymal transition regulator. We show that ZEB2 promotes neuroepithelial transition, and its manipulation and downstream signaling leads to acquisition of nonhuman ape architecture in the human context and vice versa, establishing an important role for neuroepithelial cell shape in human brain expansion.

Palavras-chave: ZEB2 brain brain expansion cell shape chimpanzee evolution gorilla neural stem cells neuroepithelium organoids.

Copyright © 2021 MRC Laboratory of Molecular Biology. Publicado pela Elsevier Inc. Todos os direitos reservados.

Declaração de conflito de interesse

Declaration of interests The authors declare no competing interests.

Bonecos

Human and ape stem cells and organoids are highly comparable in terms of…

Human telencephalic organoids are larger…

Human telencephalic organoids are larger with extended apical lumens (A) Schematic of the…

Ape NE cells undergo cell…

Ape NE cells undergo cell shape transition before the onset of neurogenesis, related…

Human NE cells exhibit species-specific…

Human NE cells exhibit species-specific differences in cell shape (A) Representative immunofluorescence images…

Delayed human NE transition is…

Delayed human NE transition is associated with a shorter cell cycle (A) Immunofluorescent…

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Live imaging of human and gorilla cerebral organoids, related to Figure 3 Representative…

Ape organoids exhibit comparable developmental…

Ape organoids exhibit comparable developmental molecular trajectories (A) Schematic of the timeline for…

RNA-seq data analysis pipeline and…

RNA-seq data analysis pipeline and normalization, related to Figure 4 A. Workflow summarizing…

The human neuroepithelium exhibits differential…

The human neuroepithelium exhibits differential temporal dynamics of morphogenesis genes (A) Clustering genes…

Expression patterns of key factors…

Expression patterns of key factors with differential temporal dynamics, related to Figure 5…

Decreased ZEB2 leads to expanded…

Decreased ZEB2 leads to expanded NE with delayed transition (A) Mean temporal expression…

ZEB2 expression and targeting for…

ZEB2 expression and targeting for loss of function, related to Figure 6 A.…

50% reduction in ZEB2 mRNA levels the mutant stem cells retain expression of pluripotency markers at comparable levels to WT H9 hESCs. WT and ZEB2 +/− were run on the same gel but not adjacent to each other, the dashed line indicates where the gel was spliced. K. Full length western blot for ZEB2 in WT and ZEB2 +/− organoids at day 15 – loading control was GAPDH L. Box and whiskers plot reporting the quantifications of the number of TBR2+ cells per unit area (TBR2+ cells/mm 2 ) in day 16 WT and ZEB2 +/− organoids. Quantifications were performed by manual counting on n = 52 WT and n = 68 ZEB2 +/− ventricles corresponding to 12 organoids from 2 distinct batches. A two-tailed Mann-Whitney U test was used for statistical comparison ( ∗∗∗∗ p < 0.0001). M. Representative immunofluorescence images of day 55 WT and ZEB2 +/− cerebral organoid buds used for quantifications shown in N. Scale bar: 200 μm. N. Box and whiskers plot reporting the quantifications of the number of TBR2+ cells per unit area (TBR2+ cells/mm 2 ) in day 55 WT and ZEB2 +/− organoids. Quantifications were performed using an automated cell segmentation pipeline on n = 17 WT and n = 17 ZEB2 +/− organoid regions from 3 distinct batches. A two-tailed Mann-Whitney U test was used for statistical comparison (ns, p = 0.1139). O. Plasmid maps of the CRISPR homology-directed repair (HDR) templates used to target the AAVS1 safe-harbor locus in H9 hESC cells – top is the CAG-lox-STOP-lox-ZEB2-GFP-Flag inducible expression construct and bottom is the construct encoding CRE recombinase under the control of a tetracycline responsive promoter and the reverse tetracycline transactivator (rtTA) driven by the CAG promoter. P. UCSC Genome Browser view of the AAVS1 locus and CRISPR-Cas9 targeting strategy of intron 1 of PPP1R12C. The promoter-less splice-acceptor (SA), T2A peptide-linked “gene trap” is such that expression of the promoter-less selection cassette is driven by the endogenous PPP1R12C gene, thus effectively eliminating false-positive background arising from random integration. The panel reports the PCR genotyping strategy – upon successful targeting of the AAVS1 locus, while amplicon 1 is lost due to the size increase following insert integration, amplicons 2 and 3 are gained - see Figure S7A. Q. PCR gel showing successful genotyping of the two rescue clones used for the experiments shown. R. Representative brightfield images of day 15 ZEB2 +/− iZEB2 cerebral organoids treated with and without doxycycline. Scale bar: 100 μm. S. Representative immunofluorescence images of ZEB2 +/− iZEB2 treated with and without doxycycline stained for GFP, TBR2 and DAPI. Scale bar: 100 μm T. Box and whiskers plot reporting the quantifications done using an automated cell segmentation pipeline of the number of TBR2+ cells per unit area (TBR2+ cells/mm 2 ) in day 15 ZEB2 +/− iZEB2 organoids - colony 1: -Dox (n = 17 organoid regions), +Dox (n = 16 organoid regions) colony 2: -Dox (n = 13 organoid regions), +Dox (n = 13 organoid regions) from three independent batches. Mann-Whitney U tests, two-tailed ( ∗∗ p < 0.01).