Eduard Kejnovsky ^EVOLUCNI 6EN GENOM A EVOLUCE WCLOWzKA • v '3 I SENOM ČLOVEKA Struktura genomu člověka LTR retratransposons-i Introne Sekvenování lidského genomu National Human Genome Research Institute (NHGRI), NIH Human Genome Project (HGP) 1990-2003, pětileté plány National Human Genome Research Institute National Inäluiuies of Health Department of Health and Human Services and Office of Science U.S. Department of Energy Human Genome Project Goals Area Goal Achieved Date Genetic Map 2- to 5-cMresolution map (600 - 1,500 markers) 1-cM resolution map(3,000 markers) September 1994 Physical Map 30,000 STSs 52,000 STSs October 1998 DNA Sequence 95% of gene-containing part of human sequence finished to 99.99% accuracy 99% of gene-containing part of human sequence finished to 99,99% accuracy April 2003 Capacity and Cost of Finished Sequence Sequence 500 Mb/year at < $0,25 per finished base Sequence >l,400Mb/year at <$0,09 per finished base November 2002 Human Sequence Variation 100,□□□ mapped human SNPs 3.7 million mapped human SNPs February 2003 Gene Identification Full-length human cDNAs 15,000 full-lengthhuman cDNAs March 2003 Model Organisms Complete genome sequences of E. coli, S .cerevisiae, C. elegans, D. rnelanogaster Finished genome sequences of E. coli, S. cerevisiae, C, elegans, D. rnelanogaster, plus whole-genome drafts of several others, including C. briggsae, D, pseudoobscura, mouse and rat April 2003 Functional Analysis Develop genomic-scale technologies High-throughput oligonucleotide synthesis DNA microarrays Eukaryotic, whole-genome knockouts (yeast) Scale-up of two-hybrid system for protein-protein interaction 1994 1996 1999 2002 Lidský genom ve faktech a Velikost genomu ~ 3 164 700 kb Počet genů ~ 20-25 000 Velikost průměrného genu ~ 3000bp Téměř všechny báze jsou stejné (~99.9%) u všech lidí Funkce u více než 50% genů není známá Méně než 2% genomu kóduje proteiny 50% genomu tvoří repetice Během posledních 50 mil let silný pokles aktivity TE Genově bohaté oblasti jsou GC-bohaté, repetice AT-bohaté Náhodná distribuce genově-bohatých oblastí, oddělené repeticemi Chrom.1 má nejvíce genů (2968) a chrom. Y nejméně (231) Srovnání lidského genomu s genomy jiných organizmů •Genové ostrovy u člověka versus homogenní distribuce genů u jiných organizmů •3x více proteinů než D.m. nebo C.e. díky alternativnímu sestřihu (35-60% genů) •Stejné genové rodiny jako u D.m., C.e., rostlin, ale počet členů rodin expandoval •Větší podíl repeticí - C.e. (7%), D.m. (3%), A.t. (11%) Další rysy lidského genomu: Expanze genových rodin a rozdíly v negenových oblastech RNA nekódující proteiny: - mnoho transkriptů nekódujících proteiny a s neznámou funkcí - „transfrags" - transkribované fragmenty genů, role v reorganizaci chromatinu nebo regulace dostupnoSti po^eríz či TF, role antisense transkriptů v regulaci genové exprese -přes 800 miRNAs Ultrakonzervativní elementy: - 481 UCEs delších 200bp, 100% identita mezi člověkem, myší a potkanem - UCE jsou enhancery genů Genomová struktura: - nepotvrzena opakovaná polyploidizace v historii, 45% repeticí, duplikace Lidský Chromosom Y: „Sál plný zrcadel Pa""^0^X^ ^ l_ / IZZl Homologní oblasti mezi X . V • 3 000 000 bází dlouhé • 99.9% identita a Duplikativní přen0s z X I I Palindromy Srovnání genomu člověka a šimpanze Genetic evidence for complex speciation of humans and chimpanzees Nick Patterson1, Daniel J. Richter1, iante Gnerre1, Eric S. Lander1,2 & David Reich^ The ge net ic divergence time between two species varies substantia I ly acre ss the genome, can veying important intormation about the timing and process of speciation. Here we develop a framework for studying this variation and apply it to about 20 million base pairs of aligned sequence from humans, chimpanzees, gorillas and more distantly related primates. Human-chimpanzee ge net ic d iverge nee varies from less than &4% to more than 147% of the average, a range of more than 4 million /ears, 0ur analysis aIso shows that human-chimpanzee speciation occurred less than 6 J million years ago and probably more recently, conflicting with some interpretations of ancient fossils, Most strikingly, chromosome X. shows an extremely young genetic divergence time, close to the genome minimum along nearly its entire length, These unexpected features wouId be explained if the human and chimpanzee lineages initially diverged, then later exchanged genes before separating permanently, Conservation of Y-linked genes during human evolution revealed by comparative sequencing in chimpanzee Jennifer F. Hughes]r Helen Skalet&ky'r Tatyana Pyntikova , Patrick J. Minx", Tina Graves", Steve Rozen , Richard K. Wilson' & David C. Page' 1.23% rozdíl • Senové duplikace • Expanze transposonů • Mutace • Posttranskripční a translační modifikace • Odlišné používání genů (alternativní promotory a alternativní sestřih) ■ specioce ~ 6 3 mil - následné křížení - větší podobnost chromosomu X Yq Chromosom Y člověka a šimpanze I I I Cen SYZ19 (MM U X-tleger-s-Bte □ Ampi conic □ HOtOrüChrOr-iil ^ □ PiňUf!oau:fiif>"-a| (Mb) Mozaikovitá struktura genomu: Některé oblasti bližší šimpanzovi a jiné gorile 1ř-1S U.r C—T— f-IM Ll Q —f — Aľ Aa Fi. C-- Aľ*a Fl ŕf-fte U-íľJ.iF.. ,i- Aľ*ii\ T— Ar f* F,. C—> Aľ*a rj [ — M LU ■tä r — *r Fi- A- ArtaR. A- W r— Ar 4a Fj. A r— ftľAa b. ".. .genomes, like organisms, have an anatomy. But is this anatomy the consequence of selection, or is it a byproduct of another cellular process?" 6.00% 5 DD% ä A 00% Q !J :ľi ■o 3 00% Tí D f-. £ 2.00% 38-50 mil let 1.00% 0.00% - vznik retrogenů v linii primátů - role ve spermatogenezi Emergence of Young Human Genes after a Burst of Retroposition in Primates Ana Claudia Marques1*". Isabelle Dupanloup1^, Nicolas Vinckenbosch ', Alexandre Reymond' 2. Henrik Kaessmann'' :. Liit-tiirru. Sv-iuui lir- 2 mil .-I tiurvlk MiKuru :i - Ojk-dupirurL. Lriv^i aiy .4 Sunn-a Mudiii The origin of new genes through gene duplication is fundamental to the evolution of lineage- or species-specific phenotypic traits. In this report, we estimate the number of functional retrogenes on the lineage leading to humans generated by the high rate of retroposition (retroduplication) in primates. Extensive comparative sequencing and expression studies coupled with evolutionary analyses and simulations suggest that a significant proportion of recent retrocopies represent bona fide human genes. We estimate that at least one new retrogene per million years emerged on the human lineage during the past -63 million years of primate evolution. Detailed analysis of a subset of the data shows that the majority of retrogenes are specifically expressed in testis, whereas their parental genes show broad expression patterns. Consistently, most retrogenes evolved functional roles in spermatogenesis. Proteins encoded by X chromosome derived retrogenes were strongly preserved by purifying selection following the duplication event, supporting the view that they may act as functional autosomal substitutes during X-inactivation of late spermatogenesis genes. Alsor some retrogenes acquired a new or more adapted function driven by positive selection. We conclude that retroduplication significantly contributed to theformation of recent human genes and that most new retrogenes were progressively recruited during primate evolution by natural and/or sexual selection to enhance male germline function. .■.ľi 11 ..I v !• ■.!)■■■ i ■ ■' I . '.ľ.." . i i I il j Ln ■_■ -ľi . ■.: ■ I /■ _i ■_■ I .■■ . i : :i u .. It._ľi . I..i x ■ I iľIi : p: .ili: v. F"Lľ-j Ľ i Ľ lUUM 0 01 0.06 0.11 0.16 0.21 0.31 0.3& 0 Ú 51 K- 0.5É 0.Ů1 ose 0.71 0.7S o.ee 09i ú so >1 Srovnání genomu člověka a j 3 4 5 A ďfa p. J tO 11 12 Í3 K 15 -8 Í7 18 %i p 22 x y 5 člověk •Od evoluční divergence došlo k četným přestavbám které umístily bloky genů do různých kombinací. •Konzervativita chromosomu X. Ďystrofinový gen - obří gen 79 exonů, nejdelší známý gen, 14kb mRNA 2.5 Mb dlouhý (0.1% genomu) Gen „Metuzalém" alela genu daf-2, Island 6x delší život u červa C elegans Metuzalém žil 969 let není důvod pro selekci na dlouhověkost FOXP2 - důležitý lidský gen (forkhead box P2) důležitá pro rozvoj řeči, mutace v rodinách s poruchou řeči souvislost s chápáním pojmů, gramatika, kreativita, kultura existuje i u jiných zvířat, nová lidská forma vznikla před 200 000 let délka 14 063 bp divergenece od šimpanze 0.87%, orangutana 2.5% lidská forma přítomná u Neandertálcee (S. Paabo) Molecular evolution of F0XP2, a gene involved in speech and language Wolfgang EnanT, Holly Przeworski-, Simon E. Fishert, Cecilia S. L. La if, Victor Withe. Takashi Kit a no ~, Anthony P. Monaco+ & Svante Paabo BUDOUCNOST VÝZKUMU LIDSKÉHO GENOMU Variabilita a mutace - 99.9% identita mezi jedinci -1.4 milionů polymorfních míst (SNP) - vazba na choroby - 2x více mutací v zárodečné linii muže než ženy Budoucnost výzkumu lidského genomu „Now this is not the end. It is not even the beginning of the end. But it is, per harps, the end of the beginning." Winston Churchiil(1942) •Transkriptomika - exprese genů, za různých podmínek •Proteomika - exprese a funkce proteinů, dopady pro design léčiv •Komparativní ge^om^a - srovnání s jinými organizmy •Polymorfismus mezi jedinci (genetic variation program) •ELSI - (ethical, legal and social implications) - 10 mil $ /rok •Zdraví, společnost, vzdělávání ... Rozdíly mezi jedinci a Reference DNA Ten DMA Comparative genomic hybridization (CGH) Farmakogenomika a personální medicína Současnost - design léků na průměrného pacienta, masová výroba, avšak „Jedna velikost bot nepadne všem" Pomalá metabolizace (vedlejší účinky) x rychlá metabolizace (žádné účinky) Vedlejší účinky léků (adverse drug reactions, ADR): > 2mil případů, 100 000 úmrtí v USA (rok 1994) Budoucnost - farmakogenomika, test v dětství, dědičné varianty v genech určují reakci na léky Single nucleotide polymorphism (SNP, snips) - genetické varianty, katalogizace, anotace, dbSNP, microarray data (Geo) DNA čipy - skríning 200 000 SNPů/několik hodin (200$) výběr léků Levnější - klinické testy na menších skupinách, pacient se nevrací k lékaři pro další léky na vyZkoušení kvůli žádnému efektu nebo nežádoucím úč inkům Farmakogenomika studuje, jak varianty v lidském genomu ovlivňují odpověď na léčbu. Umožní vytvářet léky „na míru" pXodle znalosti konkrétního genomu pacienta. Minimalizují se tak nežádoucí vedlejší účinky. Etické otázky: léky na míru (tailor-made drugs) dražší, nezájem farmaceutických firem (menší objemy výroby), neochota pojišťoven platit za lidi s genetickými testy indikující pootřebu drahých léků na míru. Prohloubení propasti mezi rozvinutým a rozvojovým světem. Dostupnost všem. DNA čipy (DNA chips, DNA microarrays) Pomocí DNA čipů lze určit, které varianty genů/sekvencí DNA člověk obsahuje a podle toho zacílit léčbu. Genová terapie Genová terapie je rychle se rozvíjející obor medicíny, kdy jsou geny zaváděny do těla (genomu) jedince s cílem vyléčit nemoc. Dědičné nemoci - jeden gen (srpková anémie, barvoslepost), polygenní (většina nemocí - diabetes, epilepsie, astma, maniodepresivní choroba, schizofrenie) Škodlivý gen: recesivní (cystická fibróza), dominantní (Huntingtonova chorea), na chromosomu X (hemofílie) PODMÍNKY ÚSPĚCHU: - dobré pochopení problému, identifikace genu - metodaa vnesení, typ buněk, vektor (viry* stabilní integrace - opravovány jen geny v somatických buňkách, nahrazen špatný gen nebo vnesen nový gen s funkcí vyléčit nemoc. Do 15 let - všechny monogenní nemoci ~ 5% u dětí Experiment (Cavazzana-Calvo, 2000): léčba imunodeficience způsobené mutací genu na chromosomu X, děti uzdraveny, ale 2 z 10 dětí onemocněly leukémií, virový vektor aktivoval onkogen. DNA vakcinace DNA vakcinace je ochrana proti nemocem (viry, bakterie, paraziti) pomocí qeneticky upravených molekul DNA s cílem vyvolat imunitní odpověď. Vakcíny: První qenerace - oslabené formy celých organizmů Druhá generace - definované proteinové a^igeny (i rekombinantní) Třetí generace - upravené plasmidové DNA, které produkují specifické proteiny Metody vnášení DNA do organizmu: Injekce do svalů nebo do kůže - trvalá nebo dlouhodobá exprese, rychlé rozšíření po těle, nevýhodou velké množství potřebné DNA (10ug-1mg) Genové dělo - bombardování buněk částicemi zlata nebo wolframu, stačí malé množství DNA (0.2-20ug), avšak potřeba inertní částice Tlaková injekce - několik mm pod kůži, větší množství DNA (300ug), bez částic, DNA se rozbíjí, nižší exprese a imunitní odpověď. Další metoda - nanesení aerosolu na sliznice. Množství vnášené DNA je 10x menší u myši než u primátů. Metoda má vliv na to, jaký typ buněk se aktivuje - T-buňky (TH1, TH2), T-killer, T-helper, protilátky. Projekt „osobního genomu" (personal genome project, PGP) „Budeme pročítat svůj genom jako když plánujete cestu a hledáte případné objížďky (predispozice pro nemoci)..." „ Vidíme, že znalost našeho vnitřního vesmíru je tak podmanivá..." ... zahájí éru medicíny šité na míru každému jednotlivci" George M. Church PGP-1O Back row (left to right): James Sherley, Misha ^ngrist, John Halarnka, Keith Batchelder, Rosalynn Gill. Front row (left to right): Esther Dyson, George Church, Kirk Maxey. Not shown: Stan Lapidus and Steven Pinker. Projekt osobního genomu: - sekvenace 100 000 dobrovolníků (1% genomu bohatou na geny) - hledání korelace mezi genetickými a tělesnými vlastnostmi - cílem cena do 1000 USD během několika let (faktory: čas, technologie, cena) - axiomy: automatizace práce + otevřenost dat - předpokladem je vývoj novějších technologií sekvenování: 454 Life Sciences, Solexa (Illumina), SOLiD (Applied Biosystems), aj. Aspekty osobní genomiky: •Zdravotní hlediska •Rodokmen •Obavy ze zneužití (pojišťovny, zaměstnavatel, soudy, školy, agentury pro adopci, vláda, konkurence, zločinci) ETICKÉ A PRÁVNÍ ASPEKTY SEKVENACE LIDSKÉHO GENOMU Patentovaní genu aneb kdo vlastní naše geny? Patentovatelný objev nebo nápad musí být umělý, ne zcela zřejmý, nový a užitečný. Nelze patentovat zákony přírody. 1790: „first patent act" 1889: rostliny, i uměle pěstované jsou produktem přírody a nelze je tudíž patentovat (/okus patentovat vlákninu izolovanou z rostlin) 1930: lze patentovat nové odrůdy rostlin (kongres USA) 1948: spojování bakterií není objev, nelze patentovat (Nejvyšší soud USA) 1981: spor Diamond vs. Chakrabarty - umělá bakterie likvidující ropné skvrny - geneticky modifikovaná (fúze), nepřítomná v přírodě 1996: Bermudská pravidla - sekvence genomů musí být volně dostupné 2005: zamítnut návrh na patent na lidskou chiméru, aby zabránili tvorbě hybridů Patentovány geny, izolované úseky DNA samostatně neexistující v přírodě. 2005: přes 4 000 genů z ~24 000 je spojeno s patentem, např. firma Incyte vlastní 10% genů PDCíT HEJVErSI DHÍITCLÉ PATENTU nTE*nur Kalifornská univeríiiB l gis Vláde USA 32B Sadili AmuHis 587 GlaxoStnithKI-ne 594 Incyie 51? Bayai 4i( Cti iron 42Q Genentech 401 Ani(en 3J6 Human GanDmeSciencas 38! Wflrtli 371 Mítck 355 Appľpra 350 Tenaská univsřiin 35! Wíjvartia 347 lldiiísnrtB Jítmse Hopltirtía 331 Pfaer 289 Mí5HMi[sartiltgvi»Db. nememijce ?97 Nona Nardul J5J Hsrvardovt um»«mta 255 Sianíardava iinivsrclti 231 Lily 2)7 Altymsiru jo? Comclltiv9iini*erřit« 3S2 Salk Irtstrtuts 192 Koiumbijtká univar7Ua 196 WfSconaittfiká uni«ar;i|a 185 MiusKrmsaRikýiacknitkvimíitut im ELSI, Pojišťovny Obava ze zneužití (eugenika - USA, Německo) 3-5% rozpočtu (10mil $). Studium etických právních a sociálních otázek (ELSI) je součástí sekvenace lidského genomu, HGP. Čtyři priority: 1. Poctivost (fairness) - svoboda od diskriminace na bázi genotypu 2. Soukromí (privacy) - kontrola jedince nad svým genotypem, volba odhalení 3. Poskytování zdravotní péče 4. Vzdělání (education) Pojišťovny: - nutnost rovné hry (analogie loterie) - stejné informace, spravedlivá smlouva. Proč by pojišťovny nemohly znát kromě fenotypových i genotypové parametry? Obava pojištěnce - že bude pojišťovna chtít jeho testy a zdraží pojistné Obava pojišťovny - že se pojištěnec dozví o budoucí nemoci a vysoce se pojistí např. Huntingtonova chorea - znát počet CAG repetic, pojišt^cí hra možná, změna s časem. Zaměstnavatelé: Např. povolání pilota: - argument zaměstnavatele - chci znát riziko jeho infarktu, platím pojištění, bezpečnost - argument žadatele - nyní jsem zcela zdráv, nenesu vinu na predispozici Etické otázky související s HGP Karl Popper: „Jakýkoliv pokus vytvořit nebe na zemi zpoodí peMd Lze vytvořit z lidí anděly nebo alespoň zabránit, aby se z nich stávali ďáblové? Člověk není redukovatelný na své geny a výchovu. I když poznáme „chemický vzorec člověka" stále nás bude překvapovat. Filosofické důsledky sekvenování lidského genomu Neudržitelnost rasismu: - všichni lidé jsou si příbuznější než jsou si navzájem příbuzní šimpanzi v rezervaci Gombe, jacíkoliv dva lidé - 99.9% podobnost - jedinečnost individua a universalita lidstva Člověk je tvor spolupracující: - jeden druh z mnoha, antropocentrismus nahrazen ekocentrismem, jsme součástí sítě života, - složení našich těl je kooperující: mitochondrie v našich buňkách, 45% TE v našem genomu Co je člověk? - stavebnice pozůstatků v nás přežívajících, dříve samostatných bytostí Genový doping a „designer baby" Dříve: Výběr vhodného partnera Nyní: Znalost lidského genomu + asistovaná reprodukce/PGD vliv na vlastnosti dětí Co si mužeme dovolit? Můžeme vybrat zdravá embrya? Můžeme vybrat pohlaví (zaplatili jsme si, Aviedo 1997: pohlaví ale není nemoc)? Můžeme zlepšit vlastnosti dítěte (výšku, paměť)? Čím se liší plastická chirurgie od genové změny? Když investujeme do environmetálních faktorů (knihy, vzdělání, výchova), proč neinvestovat do genetických faktorů? Vznikne novodobá genetická aristokracie a třída genetických proletářů? Klasický doping u sportovců je zakázaný, a co genový doping? Jak prokázat? Budou rodiče odsuzování za narození postiženého dítěte? Genový doping jen pro nejbohatší? Vznik nového darwinismu? CODIS (1994 Kongres USA) - FBI databáze, obsahuje ~6 milionů vzorků DNA, přibývá až 40 000 každý měsíc, dříve jen u usvědčených zločinců, nyní Sirsi záběr. Forenzní laboratoře v USA - genetický fingerprint usvědčených zločinců Ministerstvo obrany USA - vzorky tkání vojáků pro pozdější identifikaci pomocí DNA DNA databáze FBI (Combined DNA Indexing System = CODIS) EVOLUCE ČLOVEKA Naleziště hominidů v Africe * Olduvajská rokle (Tanzanie) * Hadar (Etiopie) * jezero Turkana (Kenya) - současně zde žily 4 druhy hominidů!!! řeka Omo (Etiopie) Laetoli (Tanzánie) * Oddělení větví hominidů a šimpanzu: před 6-7 miliony let Za 35 mil. let vzniklo 84 druhů hominidů Za 8 mil. let vzniklo 16 druhů hominidů Sahelanthropus (Toumai): stáří 6-7 mil.let Sahelanthropus tchadensis: 6 mil. let oddělení větví vedoucích k (Čad, Michel Brunet, 2002 Nature) šimpanzům a č lověku Orrorin tugenensis: 5.8 mil let Ardipithecus kadabba: 5.6-5.8 mil let Australopithecus: 4 mil. - 1 mil. •mozkovna 35% moderního člověka •výška 120-140cm, pohlavní dimorfismus (až 50% rozdíl) •frugivorní (pojídal ovoce), možná omnivorní (všežravec), žil v savanách robustní -A. robustus.................1-2 mil A. boisei..........................1-2 mil gracilní - A. afarensis = Lucy ... 3.5-3 mil A. africanus...................2-3 mil Homo habilis: 2.5 mil. - 1.5 mil. •Olduvajská rokle (Tanzánie, Mary c Louis Leakey) •Jezero Turkana (Kenya) •poloviční mozkovna •primitivní nástroje, lovec, sběrač H. habihs (OH62): „Žena roku 1987", 1.8 mil let Homo erectus: 2 mil. - 0.3 mil. •Velká mozkovna (850-1100cm3) •Vysoký (180cm), pohlavní dimorfismus (30% rozdíl) •Používal oheň, plaval na vorech, primitivní „řeč", poprvé malé rovnostářské skupiny, složitější nástroje, lov ve velkém měřítku •Jezero Turkana, Java, Čína Horno habilis and Horno erectus žili vedle sebe v Africe po dobu 500 000 let!!! (Nature 448, p688, 2007) evolution ze společného předka rozdíly v potravě ^ H. habilis- boční větev, přežíval déle H. erectus - životní styl podobný gorilám Pí - Paranthropus A- afarensis Homo erectus: první expanze člověka (1.8 mil) první překročil hranice afrického - kontinentu ^5 - používal oheň Horno sapiens: vznik před 500 000 - 250 000 lety Hypotézy: „multiregionální" a „Out of Africa - mtDNA 182 lidí Multriregionální hypotéza " 2 větve " af rická a neaf rická (teorie svícnu, polycentrická - max 06% rozdílV' 3 mu+ace/500bp, 1 rozcKKO 000 let hypotéza) (Wolpoff) - z Afriky pred 100 tis lety< 50 tis. Austrálie< 35 ^s. Evropa Out of Africa (Wilson, 1987) i n Zakladatelská populace 10 000 jedinců ■t a* Di n hi>»rC«ntl hi pH* Homo sapiens: vznik před 500 000 - 250 000 lety Teorie: 1. multiregionální (polycentrická, teorie svícnu, Howells, Harward; M. Wolpoff): - H. erectus se vyvinul v H. sapiens v různých Částech světa nezávisle, tok genů mezi větvemi 2. Out of Africa" (Noemova archa, Willson, Cal. Univ. Berkley): - H. erectus nahrazen moderním člověkem, který se rozšířil z Afriky před 100 000 lety 3. Hybridní model (Stringer): -míšení starousedlíků a příchozích Rozdíly v mtDNA jako měřítko evoluční divergence mtDNA: - vyšší rychlost mutací -nemá reperační systémy - nepodléhá rekombinacím Solving the Mystery of the Neandertals Seven Is, in fact, the average number of mutations in mis region between any two people from populations around me world. This number of differences has been calibrated to equal about 150,000 years. Thus, mitochondrial DNA analysis suggests that all living (modern) humans share a common ancestor who lived about 150,000 years ago. A That Is correct GTTCTTTCiTGGGGJAGCiGiTTTeSGTSCCiCCCAAG GTTCTTTCATGGGGAAGCAGATTTG GGTAC cacccaag TATTGACT CACCCAT C AACAACCGCT ATGTATTTCGTA TATTGAC t cacccat c AACAA CCGCT ATGT A?r:TC GTA CATTACTGCCAGCCACCATGAATATTGCACGGTACCAT CATTAC1G CCAGCCAC CATGAATAT T GTACGGTAC CAT AAATAC T t GACCACC T GTAGT ACAT AAAAACCCAAT C C AAATAC t t GACC acc t GTAGT ACAT AAAAACCCAAT C C acsTCAAiAcecccTc c c catccttacaagcaistaca ac atcaaaaccccct c c c catgcttacaagcaagt aca gcaatcaac cctcaac tatcacacat caactgcaac t c gcaatcaaccctcaactatcacacatcaactgcaactc CAAAGC cacccctcac c CACT aggat accaacaaac c t caaagc cacccctcac ccactaggaiaccaacaaac c t ACCCAT C T TTAACAGACATAGTAC ATAAAGCCATTTA acccac ccTTAACAGT ACATAGTACATAAAG CCATtta CCGT AC ATAGCACATTACAGTCaaat c CCTTCTCG'i' c c CCGTAC ATAGCACAT t ACAGTC aaat c CCTTCTCGCcc CCATGGAT GACCCCC c TCAGATAGň GC TCTCCATGC A CCatggat GACCCCC c t CAGATAGA gc tct CCATGCA Nejstaši Evropan: Eoanthropus a podvod z Piltdownu - lidská mozkovna a opičí čelist, nejstarší Evropan? 1915 - Ch. Dawson - Eoanthropus dawsonii 1953 - Kenneth P.Oakley - odhalení podvodu - fluorová metoda (starší kosti - více fluoru) Woodwardova rekonstrukce mezič lánku mezi č lověkem a opicí (stáří asi 500,000 let) Skutečný první evropan: 1993 - Boxgrove (SUssex) stáří 500 000 let Vpád H. sapiens do E vropy: 50 000-25 000 př.n.l r?f! DDD-32.0Ď0i?earHaao] m Lj.i j Modern * NfararJErtaJ 5KKÚL |irc.inD MLBDD Molekulární archeologie - studium dávných organizmů pomocí DNA - lidé, zvířata i rostliny - evoluce člověka, domes^ zvířat i rostlin - extrakce ze zbytků - kosti, zuby, tkáně, vlasy i fosilie - amplifikace fosilní DNA metodou PCR, sekvenace a evoluční stromy Problémy: 1. degradace DNA, úspěch závisí na prostředí nálezu - klimatu, nejlepší suché a chladné 2. kontaminace - opatření, chirurgický odběr kostí Úspěchy: DNA z mamuta, magnolie (20 mil let), egyptských mumií, Ótztalský muž Po stopách Romanovců (1613-1917) ě Queen Ví1::í.?ko ěěě Sä M ALF = FEMALE Tsanna Alexandra rsar Nicholas éěéěé Olga Marie A'rxri Tatiana Anastasia 1918 - poprava 1991 - PCR 1998 - pohřeb vzorky DNA - žijící kníže z Edinburgu Svante Paabo: „Neandertálci nejsou našimi předky" Krings et al. 1997: Neandertal DNA sequences and the origin of modern humans. Cell 90, 19-30. - sekvenována mtDNA neandertálce, 454 - rozdíly mezi mtDNA dnešních lidí a neandertálca jsou větší než mezi dnešními populacemi (26 rozdílů vs. 3 rozdíly v 500 bp mtDNA) Křížení H. neanderthalensis s H. sapiens? Různý počet chromosomů (46x48) a tudíž neplodné potomstvo? - šimpanz a gorila má 24 párů, - fúze po oddělení neandertálce? - kůň a osel Svante Paabo: Sekvenování Neandertálce - 454 sekvenování Diverzita Neandertálců a dnešních lidů je srovnatelná The availability of Neanderthal genomic sequence data is allowing us to d ate key ev ents inour own evolution. So far, on ly one gen e has bee n c onv i nc ingly assoc iated wit h hu man lanMa^MU|d speech — forkhead box PJ(FQ>fP2).bespite being a highly coTHWW^gene.the hurnanand c h irna panzee versi ons d iff er at t wo positi ons in exon 7, an d t hese substitutions have been implicated in ouruniqueabilityforspeech. Krause eraf. found both su bst ituti on s i n two S pani sh Neanderthal samples. Further.they c one Luded that. for both su bst itut io ns. at least one of the individuals was homozygous forthederivedallelethat is predominant in modern populations. Next, t he aut h ors a n aly sed t he Neanderthal samples for evidence of a selective sweep close to exon 7 of FOXP2 that,from modern human genetic diversity data, was previously proposed to have occurred within the past 200.000 years. Seven polymorphic regions from the intronic region upstream of ex on 7 were su ccessfully amplifiedfromthe Neandert h al sam pies and. fo r six of these, all products from both Neanderthals represented the derived allele. Th ese res ult s sug gest t hat the selectivesweepinthe FQKP2 regi on began before the split from the human-Neanderthalcommon ancestor, which existed 300.000 to 400.000years ago— much earlier than previously thought. So. Neanderthal sequencescan providea usefultooltoinvestigateour own evolution, making the extreme care that must be taken when retrieving genetic information from ancientsamples wo rthwhi Le. Carrie Pa tis Moderní člověk-umělec: Paleolit-mousterian, aurignacian ... „Velký skok vpřed" (před 50 000 let): - abstraktní myšlení, plánování, inovace, symbolické chování - oblékání, pohřbívání, skalní kresby, rafinované pasti a lov Floreský člověk - Hobit Nálezy v jeskyni Liang Bua: - 2003 (LB1), později 8 jedinců Rodokmen: mezi nejstarší a nejm^ší kostrou 80 000 l-eH sapiens do Austrálie před 45 000 lety - nejmladší jen 12 000 let - střet s H. sapiens (jako neandertálci) • . 0 . i • i / • .• / • li indiánů, australanů - nejde o patologické jedince (microcephalus) - velikost mozku a inteligence, nástroje a oheň - ostrovní fenomén