Veja mais fotos de DNA. HowStuffWorks de 2008 Em 1987, um grupo de geneticistas publicou um estudo surpreendente na revista Nature. Os pesquisadores examinaram o DNA mitocondrial (mtDNA) obtido de 147 pessoas em todos os principais grupos raciais da atualidade. Esses pesquisadores descobriram que a linhagem de todas as pessoas vivas hoje recai em um dos dois ramos da árvore genealógica da humanidade. Um desses ramos consiste em nada além da linhagem africana, o outro contém todos os outros grupos, incluindo alguma linhagem africana.
Ainda mais impressionante, os geneticistas concluíram que cada pessoa na Terra agora pode rastrear sua linhagem até um único ancestral feminino comum que viveu por volta de 200, 000 anos atrás. Porque um ramo inteiro da linhagem humana é de origem africana e o outro também contém a linhagem africana, os autores do estudo concluíram que a África é o lugar onde esta mulher viveu. Os cientistas chamaram esta ancestral feminina comum Eva Mitocondrial .
Os pesquisadores tiveram a ideia para este projeto com base em uma descoberta feita por outro geneticista em 1980. O Dr. Wesley Brown notou que quando você compara o mtDNA de dois humanos, as amostras são muito mais semelhantes do que quando o mtDNA de dois outros primatas - por exemplo, dois chimpanzés - é comparado. Brown encontrou, na verdade, que o mtDNA de dois humanos tem apenas cerca de metade das diferenças do mtDNA de dois outros primatas da mesma espécie [fonte:Cann]. Isso sugere que os humanos compartilham um ancestral comum muito mais recente do que outros primatas, uma ideia tentadora o suficiente para lançar a investigação da Nature.
O autor principal do estudo, Rebecca Cann, chamou seus colegas de e sua escolha de usar Eva como o nome "um termo lúdico impróprio, "e destacou que o estudo não estava implicando que a Eva Mitocondrial não fosse a primeira - ou a única - mulher na Terra durante o tempo em que viveu [fonte:Cann]. Em vez disso, essa mulher é simplesmente a pessoa mais recente a quem todas as pessoas podem traçar sua genealogia. Em outras palavras, muitas mulheres vieram antes dela e muitas mulheres que vieram depois, mas sua vida é o ponto a partir do qual todos os ramos modernos da árvore genealógica da humanidade cresceram.
Quando os pesquisadores do estudo de 1987 analisaram amostras retiradas de 147 pessoas e fetos diferentes, eles encontraram 133 sequências distintas de mtDNA. Algumas das pessoas amostradas, acabou, foram relacionados recentemente. Depois de comparar o número de diferenças entre as amostras de mtDNA dentro das raças, eles descobriram que os africanos têm a maior diversidade (ou seja, o maior número de diferenças) de qualquer único grupo racial. Isso sugeriria que o mtDNA encontrado em africanos é o mais antigo:uma vez que teve o maior número de mutações, um processo que leva tempo, deve ser a mais antiga das linhagens em torno de hoje.
Os dois ramos distintos que eles descobriram continham o mtDNA encontrado nas cinco principais populações do planeta:Africano, Asiáticos, Europeu, Australiano e neo-guineense. Os pesquisadores descobriram que no ramo que não era exclusivamente africano, as populações raciais freqüentemente tinham mais de uma linhagem. Por exemplo, uma linhagem da Nova Guiné encontra seu parente mais próximo em uma linhagem presente na Ásia, não a Nova Guiné. Todas as linhagens e ambos os dois ramos, Contudo, tudo pode ser rastreado até um ponto teorizado:Eva mitocondrial.
Então, como Eva acabou sendo a ancestral comum mais recente da humanidade? Veremos isso neste artigo, bem como alguns argumentos apresentados contra a teoria da Eva Mitocondrial. Mas primeiro, o que são mitocôndrias e por que os cientistas usam o mtDNA para rastrear a linhagem?
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Embora os ovos femininos contenham muitas mitocôndrias, o esperma masculino contém apenas alguns, que são perdidos após a fertilização. iStockphoto Os biólogos conhecem as mitocôndrias desde o século XIX. Mas foi só no final dos anos 1970 que o valor de usar o DNA dentro das mitocôndrias para rastrear a história humana antiga se tornou claro. O DNA mitocondrial difere em alguns aspectos essenciais do DNA nuclear - a variedade de DNA localizada dentro do núcleo de cada uma de suas células determina a cor de seus olhos, características raciais, suscetibilidade a certas doenças e outras características definidoras. mtDNA, por outro lado, contém códigos para fazer proteínas e realizar os outros processos empreendidos pelas mitocôndrias.
Os genes que você carrega na forma de DNA nuclear são o resultado de uma fusão entre o DNA de sua mãe e o de seu pai - essa fusão é chamada recombinação . mtDNA, Contudo, é derivado quase exclusivamente de sua mãe. Isso ocorre porque o óvulo de uma mulher contém muito mtDNA, enquanto o espermatozóide masculino contém apenas um pouco de mitocôndria. Uma das funções de uma única mitocôndria é gerar energia para a célula que a contém, e os espermatozoides usam algumas mitocôndrias na cauda para impulsionar sua corrida em direção ao óvulo para fertilização. Essas mitocôndrias são destruídas após o espermatozóide fertilizar o óvulo, e, portanto, qualquer mtDNA que pudesse ser transmitido do lado paterno é perdido.
Isso significa que o mtDNA é matrilinear - apenas o lado materno sobrevive de geração em geração. Uma mãe que dá à luz apenas filhos verá sua linhagem de mtDNA perdida. O exame do mtDNA até agora revelou apenas casos raros e incomuns em que o mtDNA paterno sobrevive e é transmitido para a criança.
As mitocôndrias também são valiosas para os evolucionistas porque cópias do mesmo mtDNA que você possui podem ser encontradas em células por todo o corpo. Dentro de cada célula, também, pode haver milhares de cópias do mtDNA. Por outro lado, o DNA nuclear de uma célula geralmente contém apenas duas cópias. Também é mais fácil extrair o mtDNA do que o DNA nuclear, uma vez que é encontrado fora do núcleo frágil e em decomposição mais rápida da célula.
O que tudo isso significa é que seu mtDNA é igual ao de sua mãe, uma vez que não há recombinação para formar uma terceira versão, distinta de sua mãe e de seu pai, mas uma combinação de ambos. Isso torna o mtDNA muito mais fácil de rastrear do ponto de vista antropológico.
Os humanos existem há muito tempo. Nas centenas de milhares de anos que temos caminhado pelo planeta, nossos números cresceram. Como é que apenas cerca de 200, 000 anos atrás, uma mulher solteira se tornou a bisavó de todos nós? A história humana não deveria ser mais antiga do que isso?
Leia a próxima página para descobrir como a humanidade pode ter chegado perto da extinção, preparando o palco para a Eva Mitocondrial deixar seu legado duradouro.
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Um novo banco de dados de DNA baseado na Web pode ajudar a fornecer aos pesquisadores as pistas de que precisam para vencer algumas doenças. Veja como neste vídeo da ScienCentral.
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Acredita-se que um vulcão em Sumatra como este tenha forçado a humanidade a um gargalo evolutivo após a erupção de 70, 000 anos atrás. Imagens de Jewel Samad / AFP / Getty Cann e seus colegas pesquisadores estimaram que a Eva mitocondrial viveu cerca de 200, 000 anos atrás. Com sua margem de erro incluída, ela estaria viva entre 500, 000 e 50, 000 anos atrás. Dado que se pensa que Eva viveu durante uma época em que havia outras mulheres vivas, como é que todos nós vivos hoje descendemos somente dela? Existem algumas explicações para como apenas o mtDNA de Eva poderia ter sobrevivido, e muito provavelmente uma combinação de fatores convergentes é responsável.
A possibilidade mais provável é que um gargalo evolutivo ocorreu entre a humanidade enquanto Eva estava viva. Esta é uma situação em que a grande maioria dos membros da espécie morre repentinamente, levando a espécie à beira da extinção. Essa queda repentina nos números não se deve a nenhum tipo de falha de adaptação. Em vez de, é mais provável que seja o resultado de uma catástrofe de algum tipo, por exemplo, o resultado de um cometa atingindo a Terra. Depois, apenas alguns membros permanecem para repovoar o grupo e continuar a evoluir. Suspeita-se que gargalos tenham ocorrido em diferentes momentos da história da humanidade, portanto, não é uma ideia rebuscada que um evento como este pudesse ter ocorrido durante a vida de Eva.
Um relatório publicado em 1998 concluiu que cerca de 70, 000 anos atrás, a humanidade foi reduzida a apenas cerca de 15, 000 pessoas em todo o planeta [fonte:Whitehouse]. Com muito poucas pessoas espalhadas pelo planeta, a humanidade estava realmente à beira da extinção. O evento que causou a quase perda de nossa espécie foi uma erupção do Monte Toba em Sumatra. Esta erupção vulcânica foi tão imensa que baixou as temperaturas globais, matou os animais e plantas que alimentavam os humanos e estimulou a era do gelo mais fria que o planeta já viu, com duração de 1, 000 anos.
A teoria da Eva Mitocondrial evoca cenários semelhantes. Se a população humana fosse reduzida drasticamente, e não havia muitas mulheres por perto para ter filhos, o palco está armado para uma “Mãe de sorte, ”Como Cann coloca, emergir como um ancestral comum mais recente. É possível que depois de algumas gerações, o mtDNA das outras mulheres morreu. Se uma mulher produz apenas descendentes masculinos, seu mtDNA não será repassado, já que as crianças não recebem mtDNA de seus pais. Isso significa que, embora os filhos da mulher tenham seu mtDNA, seus netos não, e sua linha será perdida.
É possível que esta tenha sido a causa de Eva emergir como a única "Mãe da Sorte" que, em essência, deu à luz a todos nós.
Está tendo um pouco de dificuldade para entender? Não se preocupe. Leia a próxima página para ver uma ilustração do que o mtDNA é teoricamente capaz de fazer na próxima página. Isso vai esclarecer um pouco as coisas.
Chuck Kennedy / Getty Images O DNA mitocondrial é útil na identificação de parentes. É usado aqui no Laboratório de Identificação de DNA das Forças Armadas em Rockville, Md., para uso na identificação de restos mortais de soldados. Chuck Kennedy / Getty Images Embora falar de mutações genéticas e sequências de DNA faça parecer complexo, em seu núcleo, o rastreamento do mtDNA é baseado em uma noção aparentemente simples:pessoas cujos ancestrais já foram parentes próximos deveriam ter um mtDNA quase idêntico. o mtDNA pode sofrer mutações ao longo do tempo, mas leva tempo para que essas mutações ocorram. Logicamente, quanto menos houver, menos tempo se passou desde que os ancestrais de duas famílias divergiram. Aquelas pessoas que apresentam apenas algumas diferenças em suas sequências de mtDNA seriam aparentadas mais recentemente do que aquelas sequências que apresentam muitas diferenças.
Pense nisso desta maneira. Digamos que sua tataravó do lado da sua mãe - a quem chamaremos de Mildred - tinha uma irmã, a quem chamaremos de Tillie. Ambos compartilharam mtDNA idêntico que receberam de sua mãe. Mas imagine que Tillie e Mildred tiveram uma discussão terrível, e Tillie se mudou para todo o país, enquanto os descendentes de Mildred - incluindo você - permaneceram onde estavam.
Tillie e Millie nunca mais se falaram. Ambas as mulheres deram à luz meninas, e assim seu mtDNA matrilinear foi transmitido. Mas com o passar das gerações, as famílias dos dois ficaram cada vez menos cientes da existência do outro ramo, até que nenhuma das linhas soubesse da outra. Mas as duas linhas estão prestes a ser reunidas inadvertidamente. Os pesquisadores colocaram um anúncio nacional pedindo assuntos de teste para um estudo das tendências recentes da população humana usando mtDNA para mapeamento. Por coincidência, você e um primo distante seu do lado da família de Tillie decidiram ser voluntários.
Depois de coletarem uma amostra de DNA de você, os pesquisadores comparam seu mtDNA com as sequências de outros candidatos. Vejam só - eles descobrem que dois voluntários são primos. Comparando seu mtDNA com o de seu primo, os geneticistas deveriam ser capazes de dizer há quanto tempo Tillie e Mildred discutiram. Se eles verificassem as populações locais de sua área e da área de seu primo, eles também devem ser capazes de dizer se foi Tillie ou Millie que migrou, descobrindo qual população compartilhou mais do mtDNA presente em sua linhagem familiar - mais pessoas com o mesmo mtDNA significa que essa sequência existe há mais tempo. O que mais, eles também podem concluir que, uma vez que você e seu primo compartilham mtDNA semelhante, você tem um ancestral recente mais comum, a mulher que é mãe de Tillie e Mildred.
Uma vez que leva um tempo para que as mutações do mtDNA ocorram, seria muito difícil para esses geneticistas imaginários identificar você e seu primo com precisão, mas quando esta técnica é extrapolada ao longo de um período que abrange dezenas ou centenas de milhares de anos, torna-se muito mais viável.
Nem todo mundo acredita na teoria da Eva Mitocondrial, Contudo. Leia a próxima página para saber mais sobre as críticas ao estudo.
Depois de sofrer críticas por coletar amostras de DNA de afro-americanos em vez de africanos em seu estudo, Cann e seus colegas visitaram pessoas que vivem na África, como esses sudaneses, para coletar suas informações genéticas. Os resultados foram os mesmos. Natalie Behring-Chisholm / Getty Images O mapeamento evolutivo por meio do uso do mtDNA é inexato. Como o estudo do mtDNA continuou após o final dos anos 1970, cientistas descobriram uma propriedade conhecida como heteroplasmia - a presença de mais de uma sequência de mtDNA encontrada na mesma pessoa. Mesmo dentro de uma única pessoa, existem diferenças entre o mtDNA que tornam difícil comparar uma pessoa ou grupo com outro.
O estudo de 1987 que apresentou o conceito de Eva Mitocondrial ao mundo foi atacado quando foi apontado que a população "africana" que os pesquisadores amostraram era na verdade composta quase inteiramente de afro-americanos. É possível que, nas poucas centenas de anos desde que os africanos foram importados para as Américas contra sua vontade, o mtDNA dos afro-americanos tenha sofrido mutações o suficiente para tornar a amostra inútil? Diante das críticas, Cann e seus colegas pegaram uma amostra adicional de africanos que vivem na África, mas encontrou virtualmente os mesmos resultados.
Outro problema com o estudo do mtDNA são as diferenças na taxa de mutação. Pense nisso desta maneira, se você olhar quanto tempo levou para uma sequência específica de mtDNA desenvolver uma mudança - uma mutação - e concluir que demorou 1, 000 anos, então, duas cepas de mtDNA da mesma linhagem com duas mutações teriam divergido cerca de 2, 000 anos atrás, direito? Foi assim que Cann e companhia decidiram que a Eva Mitocondrial estava vivendo por volta de 200, 000 anos atrás.
Os pesquisadores disseram que em seu estudo presumiram que o mtDNA sofre mutação em uma taxa consistente. O problema é, a ciência não tem certeza de qual é a taxa de mutação do mtDNA, se houver uma taxa mensurável. Se você olhar para a taxa de mutação entre todo um grupo de organismos, dizer, todas as pessoas vivas hoje - chamadas de taxa filogenética - você pode concluir que o mtDNA sofre mutação em uma taxa consistente. Mas se você olhar para uma única linha familiar dentro desse grupo maior - o taxa de pedigree - você provavelmente encontrará uma taxa de mutação totalmente diferente.
Uma vez que o "relógio mutacional" usado por Cann e seus co-autores foi questionado, eles expandiram a data de existência de Eva para entre 500, 000 e 50, 000 anos atrás.
Décadas após a publicação do estudo da Eva Mitocondrial, os resultados ainda são muito debatidos. Somos todos descendentes de um ancestral comum mais recente que viveu 200, 000 anos atrás? O mtDNA pode nos dizer com precisão? Essas questões permanecem sem resposta e enquadram o trabalho futuro dos geneticistas evolucionistas. Mas o estudo de 1987 foi inovador o suficiente para mudar a maneira como pensamos sobre nós mesmos como humanos. Ele apontou que em algum ponto da história, estamos todos relacionados.
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