Evoluční biologie má v popisu práce věci, které mívají osudový charakter. Také čelí nenávisti nejednoho vzdělance, dávno před tím, než to bylo in. Není divu, že si vynalezla kouzelná přirovnání, která používá při vysvětlování důležitých jevů. Jedním z nich je populární Efekt hrdla lahve, čili Bottleneck. Projeví se, když se z nějakých důvodů náhle dramaticky sníží početnost určité populace nebo třeba druhu.
V důsledku toho dojde k propadu genetické diverzity, protože takovým populačním hrdlem lahve proleze jen zlomek původní genetické výbavy postižené populace. Vlády nad takovou populací se v té době chopí slepý a náhodný genetický drift a fixuje, co mu přijde pod ruce. Následky bývají, pokud populace přežije, řekněme ošklivé.
Teoretický populační genetik Haipeng Li z čínského výzkumného centra Shanghai Institute of Nutrition and Health, Chinese Academy of Sciences (SINH-CAS) a jeho kolegové jsou přesvědčeni, že takovým hrdlem lahve, a to dost brutálním, prolezla i lidská linie, před necelým milionem let. Spočítali to pomocí nové metody FitCoal (Fast infinitesimal time coalescent process), s níž zpracovali sekvence genomů 3 154 dnešních lidí. Před časem se uvažovalo, že lidé prošli hrdlem lahve při Tobské katastrofě v důsledku erupce supervulkánu před asi 75 tisíci let. Nově objevený bottleneck by měl být podstatně horší.
Pokud jsou jejich předpoklady, čísla a výpočty správné, tak zhruba v době před 930 000 až 813 000 lety se zhroutila celková populace našich předků natolik, že během tohoto 117 tisíc let dlouhého období byl jejich počet setrvale nižší než 1 280 rozmnožujících se jedinců. My všichni, co dnes žijeme, jsme jejich potomky. Tento scénář by mimo jiné řešil problém paleontologů, kteří mají v té době záhadnou díru ve fosilním záznamu lidské linie.
_Fundort_Nariokotome,_Kenia,_Rekonstruktion_im_Neanderthal_Museum.jpg){kind=link}
Vzhledem k tomu, že zranitelnost vymřením ze všeho nejvíc závisí na početnosti populace či druhu, je jasné, že celá naše slavná linie tehdy balancovala na pokraji zmizení. Doslova jsme utekli hrobníkovi z lopaty. Pokud jde o příčiny tohoto hrdla lahve, jsou samozřejmě nejasné. Nejde o žádné paleontologické nálezy, pouze o dnešní genomy a spoustu výpočtů.
Na první pohled je lákavé automaticky připsat kruté ztráty našich předků módnímu klimatu. Jenže Země tehdy už spolehlivě vězela v cyklu ledových dob. V uvedeném období se podle všeho nejprve ochladilo, pak oteplilo a pak zase ochladilo. Ani v jednom případě to nebylo dramaticky odlišné od předchozích ochlazení a oteplení, ani od těch následujících.
Rovněž není úplně jasné, kdo vlastně byli ti „lidé,“ kterých bylo před necelým milionem let tak málo. Dotyčné období bývá předmětem vášnivých sporů mezi paleontology, což, jak se zdá, nemusí být náhoda. Nejspíš šlo o lidi ze skupiny Homo erectus, ale to je široký pojem.
Liův kolega antropolog Giorgio Manzi z italské Sapienza – Università di Roma se domnívá, že právě tohle evolučně hororové hrdlo lahve nastartovalo evoluci druhu Homo heidelbergensis, který zřejmě byl nejmladším společným předkem našeho druhu a neandertálců. K naší smůle se ale s hrdlem lahve obvykle pojí nejen evoluční požehnání, ale i evoluční prokletí. Genetický drift tehdy zřejmě do našich genomů nacpal spoustu škodlivých alel, které mohou těsně souviset s mnoha našimi dnešními problémy.
Video: Homo Heidelbergensis: The Mysterious 'Heidelberg Man' | Prehistoric Humans Documentary
Literatura
Erupce supervulkánu Toba před 73 tisíci lety odlesnila Indii
Autor: Stanislav Mihulka (19.12.2009)
Otázky kolem nového druhu člověka Homo naledi
Autor: Stanislav Mihulka (15.09.2015)
Co prozradil nejstarší genom z lidské linie?
Autor: Stanislav Mihulka (20.03.2016)
Odkrývání tajemství sociálního života neandertálských skupin
Autor: Dagmar Gregorová (04.11.2022)
Diskuze:
Genetická diverzita
Jiří Brtnický,2023-09-07 09:52:20
Musím se ještě jednou vrátit k tomuto článku. Současná malá genetická diverzita lidského druhu nemůže být způsobena tímto dávným hrdlem lahve. Za zhruba 850000 let by narostla dostatečně. Za takovou dobu vzniknou nové druhy, což se stalo i v lidské linii. Současný stav musel být způsoben událostmi mnohem mladšího data, možná i několikrát.
z pekla štěstí:
Vladislav Letocha,2023-09-06 23:56:46
Při tak nízkém počtu jedinců schopných se reprodukovat (1 280) po tak neuvěřitelně dlouhou dobu (117 000 let) a nevyhynout, muselo nutně po většinu této doby docházet k opakovaným incestům.
Neduhy současné populace (cca 8 mld. lidí) jsou tedy nakumulováním výše popsané situace.
Ovšem. Mohu se mýlit.
Čo ak bolo všetko inak?
Peter Smutný,2023-09-06 15:52:57
HOVORY ZE ZEMĚ - Všechno je jinak - RNDr. Ivo Novosad titulovaný geológ, presne tá autorita, ktorú uznávate
preskočte na čas 13.35
https://www.youtube.com/watch?v=Mz_MJSrtIE0
geológia a geologický čas je v podstatnej miere ľudský výmysel, ničím nepreverené, len ľudské odhady ..... lebo pred nimi už niekto takto odhadoval.
Inercia myslenia, bez reálnych faktov a bez kritického myslenia a zmeny starej teórie, ktorá absolútne neakceptuje nové fakty
Re: Čo ak bolo všetko inak?
Igor Druhý,2023-09-06 16:43:44
Počúvať moderátora aj hosťa je utrpenie.
Môžete preto prezradiť, či sú v tom videu len klasické kreacionistické veci alebo aj niečo iné?
Bottleneck jen z dnešního pohledu
Radim Křivánek,2023-09-06 12:25:11
A nemohlo to být tak, že naše populace pochází z tohoto několikanásobného nebezpečného úzkého hrdla pouze zdánlivě, protože ti naši předkové nebyli jedinými obyvateli planety, ale prostě ti nejagresívnější, kteří ty ostatní přeživší skupiny vymydlili? Třeba by přežila jiná skupina, o které v genomu nemáme záznam, kdyby se nerozšířili po celém světě potomci této malé, nebezpečně úspěšné skupiny...
Re: Bottleneck jen z dnešního pohledu
Pavel Ondrejovic,2023-09-06 14:05:49
za predpokladu, ze ten vyskum nie je uplne vycucany z prsta, je relevantny ten dlhy casovy udaj.
Skuste si to predstavit, niekedy pred milionom rokov maju vsetci ludia cca 1000 predkov niekde na mape sveta (zlene bodky). + Tam mate dalsich ludi ktorich potomkovia nedozili dneska (modre bodky).
A teraz to skuste extrapolovat dalej do minulosti 100.000 rokov, tak aby vam stale ostaval +- rovnaky pocet zelenych bodiek na mape.
Je omnoho jednoduchsie si predstavit, ze to bola uzavreta lokalita, ako konstrukciu, ze bodky su rozlenene po mape a len z nejakeho krkolomneho dovodu ostava pocet zelenych bodiek 500 generacii rovnaky.
Re: Re: Bottleneck jen z dnešního pohledu
Igor Druhý,2023-09-06 16:55:31
Existuje podobný výskum aj pre iné živočíchy?
To by mohlo pomôcť pochopiť, či ide o zvláštnosť len pri človeku alebo aj pri iných živočíchoch alebo o nejakú chybnú intrepretáciu dát...
Re: Re: Bottleneck jen z dnešního pohledu
Ludvík Urban,2023-09-07 09:44:35
Úvaha je mylná. V oné době žádný homo sapiens sapiens neexistoval.
Neexistovali ani neandrtálci, denisované a další.
Ve skutečnosti a bez ohledu na to, jestli v tomto článku zmiňované úzké hrdlo se konalo nebo ne,
v současnosti žijící lidé měli v té době jen jednu pramatku a jednoho praotce.
Re: Bottleneck jen z dnešního pohledu
jaroslav mácha,2023-09-06 22:25:17
Jde o nesprávnou interpretaci. Počet jedinců v úzkem hrdlu neznamená, že v té době nežilo víc našich předků, ale že ostatní linie vymřely. Nemuselo jít o nějakou agresi mezi liniemi, to je spíš nepravděpodobné. Náhoda v evoluci hraje zásadní roli.
Bottleneck jen z dnešního pohledu
Radim Křivánek,2023-09-06 12:25:10
A nemohlo to být tak, že naše populace pochází z tohoto několikanásobného nebezpečného úzkého hrdla pouze zdánlivě, protože ti naši předkové nebyli jedinými obyvateli planety, ale prostě ti nejagresívnější, kteří ty ostatní přeživší skupiny vymydlili? Třeba by přežila jiná skupina, o které v genomu nemáme záznam, kdyby se nerozšířili po celém světě potomci této malé, nebezpečně úspěšné skupiny...
Re: Bottleneck jen z dnešního pohledu
Tomáš Štec,2023-09-06 13:53:07
Pripadá mi, že to nie je v súlade s našou obvyklou (aspoň anekdoticky) históriou – ženy boli často korisťou i pri vybití cudzích kmeňov, takže keby naši predkovia vyhladili iné kmene, pravdepodobne by sa v našom genetickom materiále objavil aj materiál iných kmeňov (viď Homo Sapiens vs. Homo Neanderthalensis).
A pokiaľ niekde existovali iné skupiny, ktoré zanikli bez interakcie s našimi predkami (tzn. nevybili sme ich keď sme sa začali množiť a šíriť), tak je to úplne jedno, pretože neprežili aj bez nášho zásahu, takže keby sme neprežili my, tak by už ľudia neboli.
původní článek v biorxivu
M. Marvan,2023-09-06 09:02:52
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.05.16.444351v2.full
Re: původní článek v biorxivu
Matej Čiernik,2023-09-06 14:27:53
Vďaka za link. Pokecu okolo štatistických metód jednoducho nerozumiem, to je pre príslušných odborníkov. Čo som však porozumel, pracuje sa s nejakými predpokladmi, napríklad s predpokladanou frekvenciou mutácii. Nie je diskutované, ako by výsledky ovplyvnila iná frekvencia mutácii (napríklad vplyvom nejakej udalosti v blízkom Vesmíre, spojenej so zvýšením prirodzenej rádioaktivity). Ďalej ide o predpokladaný priemerný počet jedincov, schopných reprodukcie (alebo pripustených k reprodukcii, to sa tiež nedá vylúčiť) a pripúšťa sa aj kolísanie početnosti populácie až do desiatok tisíc, čo už nie je tak šialene nízky počet. A nakoniec, spomína sa aj možnosť, že časť genetickej informácie smerovala do zaniknutých vetiev Denisovanov a Neandertálcov. Článok je zaujímavý, ale zrejme by mal byť doplnený tým, čo niekedy hovoria českí televízni meteorológovia: "budeme ešte upresňovať". Lebo získané dáta by mali byť a určite ešte budú upresňované a možno o nejakú tú desiatku rokov budú najskôr vypadať o niečo ináč.
Toto mi pripadá ako nesprávna interpretácia výsledkov...
Matej Čiernik,2023-09-06 08:25:10
Neviem presne, ako sa autori dopracovali k tak presnému číslu, bol by som zvedavý aj na pravdepodobné rozpätie štatistickej chyby. V každom prípade je sotva možné, že by mohla populácia rádovo tisícok ľudí niekde prežívať 100 000 rokov, takáto interpretácia mi pripadá nereálna.
Čo by ste povedali na takýto výklad: podľa nepatrnej a málo reprezentatívnej vzorky 3000 súčasných ľudí ich predkami bola populácia, ktorá mala v určitom období pred asi 900 000 rokmi len asi 1000 členov. Je pravdepodobné, že v skutočnosti bolo v každom období ľudí rádovo viac, avšak ostatné spoločenstvá či populácie neboli v súčasnosti identifikované, pretože ich gény sa skrývajú niekde medzi 8 miliardami netestovaných ľudí na svete, alebo zanikli v dávnej minulosti s inými hominidmi, alebo aj relatívne nedávno so zaniknutými/vyhubenými ľudskými spoločenstvami?
"se zhroutila celková populace ..."
Eva M,2023-09-05 20:42:13
"se zhroutila celková populace našich předků natolik, že během tohoto 117 tisíc let dlouhého období byl jejich počet setrvale nižší než 1 280 rozmnožujících se jedinců."
No ja nevim, ale je toto vubec spravna formulace?
jako dejme tomu, ze to t.c. vypada, ze soucasne lidstvo odpovida potomstvu "1 280 rozmnožujících se jedinců", ale znamena to nutne, ze se musela zhroutit populace?
treba byly jine "populace" a tahle se holt pozdeji vyjimecne rozmnozila, vylezla ze sveho udoli nebo ceho a postupne vytlacila/prerostla ostatni...
Re: "se zhroutila celková populace ..."
Pavel Ondrejovic,2023-09-06 07:49:50
presne tato otazka mi prisla na um, ked som to cital, ze "1280 rozmnozujich sa jedincov" nemusi znamenat "1280 existujucich jedincov" :)
Z fleku mozte generovat moznosti:
- rozmnozuje sa len cast populacie (ako u vciel)
- vsetci ostatni boli eliminovani (hominidov bola cela hrst, my sme potomkami jednej skupiny)
- alebo naozaj bolo len 1280 ks v nejakom uzavretom udoli
Po zamysleni som usudil, ze asi hladanie toho udolia by nebolo marne a ze je to asi najrealistickejsi scenar.
Vceli scenar by asi vyzadoval ine socialne spravanie a pomerne dlhe casove obdobie by ine scenare robilo asi dost nestabilne.
Tym som to pre seba uzavrel :).
Re: Re: "se zhroutila celková populace ..."
Eva M,2023-09-06 08:21:18
dobrý den,
"rozmnozuje sa len cast populacie (ako u vciel)" - nemusí být nutně nesmysl, může to být např. "rozmnožuje se náčelnická rodina" jako u vlků a faraonů v Egyptě; zdá se, že staré časy se příliš nemazaly ani s různými tabu a drastickými fyzickými opatřeními.... jinak např. pohled na blízkovýchodní poměry může napovědět /např. až nedávno jsem zjistila, že např. "jezídi" nejsou výmyslem Karla Maye a "samaritán" není označení pro milosrdného člověka, ale pro příslušníka uzavřené - a patrně vymírající - etnickonáboženské skupiny/; resp. i na domorodé kmeny např. v Jižní Americe
"- vsetci ostatni boli eliminovani (hominidov bola cela hrst, my sme potomkami jednej skupiny)" - je zde např. ten lišící se (údajný) podíl neandrtálské DNA u různých populací...tak nevím. pochybuji, zda toto mohlo být provedeno i pro další/starší hominidy
:) "údolí" snad raději ani nehledat, následné politickokulturní důsledky nechci vidět :)
/lze ovšem předpokládat, že z těchto důvodů ho určitě někdo "vyhrabe", i kdyby se nakrásně jednalo o mylnou interpretaci/
:) pěkný den...
Re: Re: "se zhroutila celková populace ..."
Vít Výmola,2023-09-06 14:44:04
Myslím, že by žádná z těchto možností nevydržela déle než pár desetiletí, natož 117 tisíc let. Právě tento dlouhý časový úsek mi na všem připadá divný. Nečetl jsem celý původní zdrojový článek, ale nemůže to být zkrátka myšleno, že úzké hrdlo trvalo takto dlouho a během něj se v nějakém nejhorším období skupina smrskla na 1280 jedinců?
Re: Re: Re: "se zhroutila celková populace ..."
Pavel Ondrejovic,2023-09-06 19:20:32
IMHO: lubovolny izolovany ostrov bude podla mna kontrapriklad na "žádná z těchto možností nevydržela déle než pár desetiletí, natož 117 tisíc let."
Re: Re: Re: Re: "se zhroutila celková populace ..."
Vít Výmola,2023-09-07 00:19:48
Jak by asi musel vypadat ostrov, že kterého se nikdo sto tisíc let nedostane? A pak najednou ano? Homo erectus dokázal osídlit jihoasijské ostrovy a tady by z jednoho nemigroval po celá tisíciletí?
To jsou řečnické otázky a ve skutečnosti ano, mám dost fantazie na vykonstruování různých scénářů, ale jsou vesměs všechny přitažené za vlasy.
Re: Re: Re: Re: Re: "se zhroutila celková populace ..."
Pavel Ondrejovic,2023-09-07 10:25:04
v zivocisnej risi to je pomerne normalny jav napr. Galapagy, trpaslicie slony, ci Novy Zeland s jeho unikatnou faunou.
Re: Re: Re: "se zhroutila celková populace ..."
Eva M,2023-09-06 20:22:46
.."117 tisíc let. Právě tento dlouhý časový úsek mi na všem připadá divný"...
...........no a jaký efekt by mělo např. několik méně úzkých "bottlenecků" za sebou? modely počítající s ošklivými dobyvačnými/vyhlazovacími válkami (kam se vlastně ztratili např. takoví Chetité)?
omlouvám se, pokud je to nesmysl.
nemám tušení, jak vypadá aktuální vývojový strom člověka - jak daleko jsou tuším Sanové /kteří se snad mají dost liši od ostatních afrických populací/ od např. Austrálců a pod. a jak byly různé tyto skupiny zastoupeny ve vzorku, ze kterého se počítalo...................a zda by týž výsledek bylo možno namodelovat různými způsoby..........
:) asi zůstanu u své oblíbené problematiky rozdílnosti vědeckých názorů na škodlivost kávy a čokolády
škodlivé alely
Martin Smatana,2023-09-05 18:25:51
Škodlivé alely sú asi väčšinou recesívne, preto si s nimi prirodzený výber nevie poradiť, nevie ich odstrániť z populácie, vždy sa nejako prepašujú popri dominantných.
Inak ak je to číslo 1280 plodných jedincov schopných množiť sa spoľahlivé, tak to dáva zubrom alebo koňovi Przewalského nádej do budúcnosti, zvlášť ak je možnosť kontrolovať im genóm a obmedziť možnosť prejavenia sa škodlivým alelám.
Geny
Petr Bartoš,2023-09-05 16:18:50
Chapu, ze pri male populaci se uplatnily i geny, ktere zpusobuji problemy. Ale nemelo by se to zase po tom milionu let evoluce zlepsit a nahradit necim lepsim?
Opravdu
Tomáš Černák,2023-09-05 16:11:40
to bylo štěstí? Kolikrát si spíše říkám, že každé vyhnutí se vyhynutí holých opic byla smůla jako hrom. Pro planetu a případné opravdu inteligentní druhy určitě.
Pernikovy Cunik,2023-09-05 13:13:05
Velice zajímavé. To jsem si nikdy heuvědomila, že když je v populaci málo jedinců, fixují se zvýšeně chtěné i nechtěné vlastnosti. Ale pokud se tenkrát zafixovaly vady, musely se zafixovat i věci, které nás posunuly dál? Děkuji, Oslíku, že jsi. Pro mně oáza zajímavostí a nezkaženosti na internetu.
Bottleneck
Jiří Brtnický,2023-09-05 11:56:53
Skoro se mi nechce věřit těm číslům 117000 a 1280. Neumím si představit přežití takové populace po tak dlouhou dobu. Musela se vyskytovat pohromadě v malém regionu. Bylo by zajímavé vědět, kde to bylo.
Bottleneck
Tomáš Novák,2023-09-05 08:58:19
Prostě hrdlo lahve, naše genetická diverzita je proto o poznání menší...
Re: Bottleneck
Michal Zvedavý,2023-09-05 10:26:08
Práveže nie. Čítal som od Flégra Zamrzlú evolúciu. V zásade ide o to, čím väčšia populácia, tým stabilnejší genofond a nižšia miera evolúcie. Nové alely síce vznikajú, ale vzhľadom na veľkosť populácie sa nepresadia. To je možné len pri nízkom počte jedincov, keď sa napr. geograficky izoluje istá skupina ... alebo pri takomto bottlenecku.
Som teraz múdry, ale psina by bola, ak si to pamätám zle ;)
Re: Re: Bottleneck
jaroslav mácha,2023-09-07 00:53:43
Flégr nemá pravdu, i když jeho interpretace přetržité evoluce má značný význam. Na pražské přírodovědě jsem navštěvoval přednášku Vladimíra Pokorného z paleontologie. Jde o zapomenutého génia, zakladatele mikropaleontologie, knihou Principles of Zoological Micropaleontology, Pergamon Press, New York 1966, by Vladimir Pokorny. Prezentoval desítky grafů evoluce zkamenělin mikroorganizmů. Měl k dispozici vrtná jádra sedimentů z doby milionů let a tisících exemplářů. Evoluční změny v čase i speciace byly zobrazeny jako měnicí se pohoří na kvantitativním vyhodnocení.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
