Základy biologické antropologie 6. Doc. Václav Vančata katedra biologie a ekologické Ped F UK

Podobné dokumenty
Variabilita a adaptibilita člověka. Doc. Václav Vančata

Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a tvorby životního prostředí. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

Evoluce člověka a její modely

Evoluce člověka a její modely

Biologická antropologie jako významný zdroj poznatků o lidské variabilitě, etnicitě a vývoji lidských populací Doc. Václav Vančata

Paleolitická adna. Mitochondriální DNA Nukleární DNA Y Porovnání současné DNA (Paleogenetika, National Geographic )

Populační genetika II

Sylabus témat ke zkoušce z lékařské biologie a genetiky. Struktura, reprodukce a rekombinace virů (DNA viry, RNA viry), význam v medicíně

Evoluce lidského skeletu Jak se formoval skelet rodu Homo. Doc. Václav Vančata katedra biologie a ekologické Ped F UK

Variabilita a adaptibilita člověka 4. Doc. Václav Vančata

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Paleogenetika člověka

Analýza archaické DNA

RIGORÓZNÍ OTÁZKY - BIOLOGIE ČLOVĚKA

Jak měříme genetickou vzdálenost a co nám říká F ST

Vznik a evoluce rodu Homo: Mýty a milníky

Genetická kontrola prenatáln. lního vývoje

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Původ a vývoj člověka

Deoxyribonukleová kyselina (DNA)

Člověk versus šimpanz

ZÁKLADY ANTROPOGENEZE. Evoluce primátů. Primáti. Vznik a vývoj člověka

Hardy-Weinbergův zákon - cvičení

Genetika vzácných druhů zuzmun

Variabilita a adaptabilita člověka V. Doc. Václav Vančata

Základní pojmy II. ONTOGENEZE. Ontogeneze = individuální vývin jedince během jeho života

Variabilita a adaptibilita člověka 3. Doc. Václav Vančata

EVOLUCE ČLOVĚKA. úlohy k tématu + autorské řešení. Radka M. Dvořáková, Karolína Absolonová

Bi5130 Základy práce s lidskou adna

Cvičeníč. 9: Dědičnost kvantitativních znaků; Genetika populací. KBI/GENE: Mgr. Zbyněk Houdek

Mgr. et Mgr. Lenka Falková. Laboratoř agrogenomiky. Ústav morfologie, fyziologie a genetiky zvířat Mendelova univerzita

Migrace. 1) Jednosměrná migrace. 2) Obousměrná migrace. 3) Genový tok a historie populací. 4) Migrace a genetická odlišnost mezi populacemi

Dědičnost pohlaví Genetické principy základních způsobů rozmnožování

Teorie neutrální evoluce a molekulární hodiny

"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". Základy genetiky, základní pojmy

Osnova přednášky volitelného předmětu Evoluční vývoj a rozmanitost lidských populací, letní semestr

Metody studia historie populací. Metody studia historie populací

Biologie - Oktáva, 4. ročník (humanitní větev)

Genetický polymorfismus

Dědičnost a pohlaví. KBI/GENE Mgr. Zbyněk Houdek

Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a tvorby životního prostředí. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

Využití molekulárních markerů v systematice a populační biologii rostlin. 12. Shrnutí,

Evoluce fenotypu II.

Okruhy otázek ke zkoušce

World of Plants Sources for Botanical Courses

Výuka genetiky na Přírodovědecké fakultě UK v Praze

Konzervační genetika INBREEDING. Dana Šafářová Katedra buněčné biologie a genetiky Univerzita Palackého, Olomouc OPVK (CZ.1.07/2.2.00/28.

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Důsledky selekce v populaci - cvičení

Teorie neutrální evoluce a molekulární hodiny

Příklady z populační genetiky volně žijících živočichů

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Genetické rozdíly mezi populacemi aneb něco o migracích a genovém toku. Genetické rozdíly mezi populacemi

Biologie - Oktáva, 4. ročník (přírodovědná větev)

1. Téma : Genetika shrnutí Název DUMu : VY_32_INOVACE_29_SPSOA_BIO_1_CHAM 2. Vypracovala : Hana Chamulová 3. Vytvořeno v projektu EU peníze středním

Chromosomy a karyotyp člověka

Genetika kvantitativních znaků

IMUNOGENETIKA I. Imunologie. nauka o obraných schopnostech organismu. imunitní systém heterogenní populace buněk lymfatické tkáně lymfatické orgány

VY_32_INOVACE_ / Hormonální soustava Hormonální soustava

Co víme o původu psa na základě analýzy DNA

Genetické markery. pro masnou produkci. Mgr. Jan Říha. Výzkumný ústav pro chov skotu, s.r.o.

Populační genetika III. Radka Reifová

Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a tvorby životního prostředí. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

Genetika populací. KBI / GENE Mgr. Zbyněk Houdek

Tematický plán učiva BIOLOGIE

Populace, populační dynamika a hmyzí gradace

VY_32_INOVACE_003. VÝUKOVÝ MATERIÁL zpracovaný v rámci projektu EU peníze školám

ZÁKLADY BIOLOGIE a GENETIKY ČLOVĚKA

Rozvoj vzdělávání žáků karvinských základních škol v oblasti cizích jazyků Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.07/

Jak se matematika poučila v biologii

Vývoj rodu homo. 1. Kde jsme se vzali? 2. Proč bipedie? 3. První předchůdce člověka Australopitéci?

Selekce v populaci a její důsledky

GENETIKA 1. Úvod do světa dědičnosti. Historie

Žlázy s vnitřní sekrecí

Genetické mapování. v přírodních populacích i v laboratoři

Střední škola obchodu, řemesel a služeb Žamberk. Výukový materiál zpracovaný v rámci projektu EU Peníze SŠ

3) Analýza mtdna mitochondriální Eva, kdy a kde žila. 8) Haploskupiny mtdna a chromozomu Y v ČR

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

6. Kde v DNA nalézáme rozdíly, zodpovědné za obrovskou diverzitu života?

Maturitní témata - BIOLOGIE 2018

Populační genetika Radka Reifová

M A T U R I T N Í T É M A T A

Učební osnovy předmětu Biologie

Genetika populací. kvalitativních znaků

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Analýza archaické DNA

Témata z předmětů: Fyziologie a metodika tréninku a Chov koní

Geografická variabilita

1. Úvod do genetických algoritmů (GA)

obecné vlastnosti živých soustav soustav teorie evoluce Zeměpis, Dějepis 1. ročník prokaryotní a eukaryotní buňka buňka - stavba a funkce

Vrozené vývojové vady, genetika

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Prokazování původu lesního reprodukčního materiálu pomocí genetických markerů

Zesouladení ( sjednocení ) poznatků genetiky a evolucionistických teorií

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/

Atestace z lékařské genetiky inovované otázky pro rok A) Molekulární genetika

Základy genetiky populací

Populační genetika Radka Reifová

Transkript:

Základy biologické antropologie 6 Doc. Václav Vančata katedra biologie a ekologické Ped F UK

časová Variabilita populační i časová populační

Jak chápat variabilitu?

Hlavní faktory a etapy hominizačního procesu Faktory hominizačního procesu Faktor bipední lokomoce Faktor mozek-ruka Faktor homininí materiální kultury Faktor homininé sociální organizace Hominizační proces sensu lato se dělí do tří základních etap: postupný vznik homininů diferenciací dvou základních linií čeledi Hominidae vznik a evoluce rodu Homo vývoj vlastností charakteristických pro rod Homo a jednotlivých jeho druhů.

Hlavní etapy hominizačního procesu Hominizační proces sensu lato se podle rozvoje jednotlivých forem homininů dělí do tří základních etap: Postupný vznik homininů diferenciací dvou základních linií čeledi Hominidae Vznik a evoluce rodu Homo Vývoj vlastností charakteristických pro rod Homo a jeho jednotlivé druhy.

Evoluční změny v genofondu - časový rozměr variability Přírodní výběr genotyp a fenotyp Sexuální a skupinová selekce Individuální a inklusivní fitnes Migrace mt DNA a Y chromosom haplotypy Migrace, hybridizace a reprodukce pravěkých populací mt DNA a Y chromosom haplotypy Genetický drift (náhodné posuny v četnostech alel Efekt zakladatele (founder efekt) náhodné nahromadění určité kombinace alel (i dominantních Bottleneck efekt (efekt hrdla lahve) katastrofické snížení počtu jedinců v populaci na hranici reprodukčního minima náhodné posuny v četnostech genů a snížení genetické variability omezení gene poolu

Genetické mechanismy evoluce člověka Systém HOX genů - růst osového skeletu i skeletu končetin. Mutace či změna exprese těchto genů hrály nepochybně roli ve změnách proporcí v průběhu evoluce člověka a jeho předků. Tyto geny jsou důležité i pro řadu dalších funkcí. Funkce různých genů, např. funkce ACPI*A genu, který ovlivňuje nárůst svalové hmoty a oddolnost ke chladu a RUNX2 genu ovlivňujícího specifické morfologické změny. Geny ovlivňujících růst mozkové kůry a činnost mozku, ASPM a MCPH1 microcephalin genů a FOXP2 genu. První dva geny mají vliv na růst mozkové kůry a FOXP2 gen na vývoj řeči a jazyka.

Analýza mt-dna ze středního paleolitu Sima de los Huesos

Analýza mt-dna ze středního paleolitu Sima de los Huesos

Genetika neandrtálců Mapování genomu neandrtálců se provádělo pomocí genetických mikročipů tzv. brokovnicovou metodou (shotgun), později efektivnější single strain method to ale vyžaduje neobyčejně výkonnou počítačovou techniku a genetické přístroje Metodika byla velmi důkladná vylučuje jakékoliv kontaminace To znamená, že známe geny, ale ne jejich pořadí pořadí musíme posuzovat per analogiam s genomem člověka

Genetika neandrtálců čím se lišíme? Odlišnosti ve genech se týkají především specificky lidských funkcí mozku, metabolismu a růstu

Genetika neandrtálců čím se lišíme? Rozdíly v genech mezi neandrtálci a anatomicky moderním člověkem bychom mohli shrnout zhruba do čtyř důležitých skupin: První je tvořena geny souvisejícími se zabarvením a funkcí kůže, a tedy mimo jiné i s termoregulačními schopnostmi včetně pocení a vlastnostmi kůže. Víme například, že v zimě se neandrtálci nesměli potit, protože chladu odolávali masivní produkcí tepla ve svalech. Druhá skupina je tvořena geny, které mají souvislost se schopnostmi poznávání a učení se, které se mohou v lidských populacích projevit jako závažné duševní poruchy nebo vývojové patologie, patří sem geny související s případným vznikem autismu, schizofrenie nebo Downova syndromu.

Genetika neandrtálců čím se lišíme? Třetí skupina genů souvisí s lidskou reprodukcí, a patří se například gen ovlivňující pohyblivost spermií. Ta pak může mimo jiné souviset i se zvýšenou sexuální selekcí u anatomicky moderního člověka. Čtvrtá skupina genů pak souvisí s metabolismem a ontogenetickým vývojem. Gen RUNX2 pak se mimo jiné podílel i na soudkovitém tvaru hrudníku neandrtálců. Některé souvisí s buněčným metabolismem, další například s činností štítné žlázy. Mutace způsobuje u AMČ syndrom Diabetes 2 Funkci některých genů zatím neumíme přesně určit. Právě komplexní genetická změna však vedla k prodloužení období dětství u anatomicky moderního člověka, které projevilo i v posunu prořezávání prvních zubů stálého chrupu z původních 4 let (i neandrtálci) na 6 let u AMČ.

Genetika neandrtálců co sdílíme? Sdílíme 85% genomu typického pro AMČ některé geny mají neandrtálci v tzv. ancestrální formě, jiné vznikly už u předků obou skupin, některé jsou totožné Sdílíme FOXP2 (vývoj jazyka a řeči) a to v moderní lidské formě tento gen ale vznikl téměř jistě již u archaických forem Homo sapiens - cca před 300000 lety Některé ne-africké haplotypy hybridizace??

Genetika neandrtálců Některé studie naznačují, že po erupci supervulkánu Toba před 72 tísíci lety mohlo dojít nejen k rozsáhlé genetické restrikci bottleneck efektu, ale že mohlo dojít i ke genetické isolaci populací neandrtálců uvažuje se až o třech skupinách to se mohlo odrazit i ve schopnostech adaptací při změnách klimatu nebo změnách ekologických Naopak dochází k bouřlivému rozvoji AMČ

Genetika neandrtálců Některé studie naznačují, že po erupci supervulkánu Toba před 72 tísíci lety mohlo dojít nejen k rozsáhlé genetické restrikci bottleneck efektu, ale že mohlo dojít i ke genetické isolaci populací neandrtálců uvažuje se až o třech skupinách to se mohlo odrazit i ve schopnostech adaptací při změnách klimatu nebo změnách ekologických Naopak dochází k bouřlivému rozvoji AMČ

Denisované genetika a původ Analýza mt-rna prokázala že prst náležel jedinci přežívající populace Homo heidelbergensis nebo nějaké mladší formě člověka, například archaickému Homo sapiens. Podle různých genetických laboratoří se oddělení neandrtálců a našich předků odehrálo zhruba v období mezi 750 až 250 tisíci lety. Analýza jaderné DNA tyto úvahy jednoznačně potvrzují. Jedná o archaickou formu Homo sapiens geneticky blízkou původním obyvatelům Papui-Nové Guineje, Austrálie, Filipin a do jisté míry některým obyvatelům Oceánie. Znamená to, že dlouhou dobu mohly přežívat a po jistou dobu koexistovat s moderním člověkem i archaické formy Homo sapiens a to i v oblastech s drsným klimatem a velkými sezónními výkyvy v teplotách, i v oblastech jako je Altaj ve střední Asii.

Denisované genetika a původ Děnisované jsou pravděpodobně potomky archaických populací Homo sapiens, které přišly do střední Asie před více jak 80 tisíci lety. Zkoumaní děnisované pak představovali zbytek této populace zdecimované výbuchem supervulkánu a následnou dobou ledovou. Hybridizace populací děnisovanů s obyvateli Papui-Nové Guinei a Austrálie, i dalších částí jihovýchodní Asie a Oceánie, proběhla těsně po skončení doby ledové, kdy začaly skupiny moderního anatomicky moderního člověka migrovat do Papui- Nové Guinei a Austrálie, a potom děnisované vyhynuli. Příměs děnisovanských genů je jen o málo vyšší než neandrtálská u Evropanů a kontinentálních Asiatů.

Možné křížení neandrtálců a děnisovanů na Altaji

Vliv fyziologických regulací a růstových změn na variabilitu a adaptibilitu Výzkumy metabolických drah a humorálních a protistresových mechanismů mimo jiné prokázaly, že neandrtálci měly jiný metabolismus vápníku. Výzkumy protistresových mechanismů ukázaly, že hladiny steroidních hormonů ovlivňují určité mechanismy chování. Snížená odolnost ke stresu u neandrtálců mohla vést při dlouhodobém zatížení k významnému zhoršení zdravotního stavu populace i její reprodukční schopnosti. Výzkumy prořezávání zubů a ontogenetických změn skloviny hominidů prokazují, že pouze anatomicky moderní člověk má relativně dlouhé dětství zatímco všechny ostatní lidské formy, včetně neandrtálců, pohlavně dozrávali miminálně dva roky dříve.

Geny, regulace a kultura u AMČ Tento komplex změn definitivně přeměnil anatomicky moderního člověka v důsledně biosociální bytost. Faktory biologické, sociální i kulturní se staly navzájem propojené prostřednictvím humorálního systému, činnosti mozku a percepce, chování a typicky lidské komunikace. To umožňovalo moderním lidem se postupně přizpůsobovat k nejrůznějším typům prostředí i stresům bez dalších biologických specializací. Proto přežíval mnohem úspěšněji než ostatní lidské formy.

Výzkumy lidské fyziologie a růstu Výzkumy metabolických drah a humorálních a protistresových mechanismů mimo jiné prokázaly, že neandrtálci měly jiný metabolismus vápníku. Výzkumy protistresových mechanismů ukázaly, že hladiny steroidních hormonů ovlivňují určité mechanismy chování. Snížená odolnost ke stresu může při dlouhodobém zatížení významně zhoršit zdravotní stav populace i její reprodukční schopnost. Výzkumy prořezávání zubů a ontogenetických změn skloviny hominidů prokázují, že pouze anatomicky moderní člověk má relativně dlouhé dětství zatímco všechny ostatní lidské formy, včetně neandrtálců, pohlavně dozrávali miminálně dva roky dříve.

Změny v ontogenezi rodu Homo výzkum chrupu a zubů U všech hominidů s výjimkou AMČ se zuby prořezávají nejpozději ve 4 letech U anatomicky moderního člověka se tempo ontogenetického vývoje zpomaluje a zuby se prořezávají až v 6 letech

Geny a lidská evoluce Při vzniku prvních pokročilých lidských forem, Homo heidelbergensis, se uplatňovaly jak geny ovlivňující růst skeletu (HOX) tak růstu mozku (microcephaliny) a příslušné faktory regulační. To se projevilo jak při přestavbě kostry, rústu mozku a i při rozvoji výroby nástrojů a komunikace. Vliv microcephalinů se nejvíce projevil v období mladším 300 000 let, u společného předka neandrtálců a AMČ. V daleko vyšší míře se však tyto geny a regulační mechanismy uplatnily v průběhu risského zalednění, zhruba před 150 tisíci lety, kdy podle všeho došlo k bottleneck efektu a lidské populace se početně snížily na hranici přípustnou pro nutnou reprodukci. V těchto malých populacích se začaly výrazně uplatňovat genetické mechanismy jako je genetický drift a founder efekt. Výsledkem byl vznik dvou regionálně oddělených lidských skupin, neandrtálců a anatomicky moderního člověka, ve kterých se začaly uplatňovat jiné genetické a regulační mechanismy.

Evoluce rodu Homo specifická stavba těla neandertálců 1,7 Homoevolution- Rohreŕsindex 1,6 1,5 1,4 Rohreŕsindex 1,3 1,2 1,1 1,0 Egaster Heidelb EAMH LAMH Erectus Neander UpAMH Mesol Mean ±SE ±SD

Geny a lidská diversita U neandrtálců velmi pravděpodobně došlo k mutaci HOX genů a začala se uplatňovat funkce ACPI*A genu, která významně ovlivnila nárůst svalové hmoty a oddolnost proti chladu. Působení genů ovlivňujících růst mozkové kůry se zřejmě v počátečních fázích významně nelišilo od anatomicky moderního člověka. U anatomicky moderního člověka se pak začaly ve zvýšené míře začalo uplatňovat působení genů ovlivňujících růst a restrukturalizaci mozkové a kvalitu jazyka a řeči (ASPM a MCPH1 microcephalin genů a FOXP2 genu). Prodloužení pohlavního zrání a změn v růstu a ontogenezi bylo úzce spojeno v některými mutacemi v komplexu HOX genů a také se změnou mechanismů regulačních. Prodloužení dětství znamenalo prodloužení periody využitelné k učení a rozvoji komunikace. Významně se rozvíjely protistresové regulační mechanismy, které se stávaly stále více propojené s chováním a sociální strukturou a později zřejmě i s kulturou.

Geny, regulace a kultura u AMČ Tento komplex změn definitivně přeměnil anatomicky moderního člověka v důsledně biosociální bytost. Faktory biologické, sociální i kulturní se staly navzájem propojené prostřednictvím humorálního systému, činnosti mozku a percepce, chování a typicky lidské komunikace. To umožňovalo moderním lidem se postupně přizpůsobovat k nejrůznějším typům prostředí i stresům bez dalších biologických specializací. Proto přežíval mnohem úspěšněji než ostatní lidské formy.