Variabilita a adaptibilita člověka Doc. Václav Vančata katedra biologie a ekologické Ped F UK VancataFoto Doc. Václav Vančata katedra biologie a ekologické Ped F UK Jak chápat variabilitu ? Jak chápat variabilitu ? Evoluční změny v genofondu - časový rozměr variability a adaptibility •Přírodní výběr – genotyp a fenotyp –Sexuální a skupinová selekce •Individuální a inklusivní fitnes •Migrace –mt-DNA a Y chromosomové 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 1MIGRATE Evoluční genetika – příklad analýzy mtDNA Metody studia evoluce primátů •Doklady o evoluci hominidů můžeme rozdělit na: •1) doklady přímé, tedy fosilizované zbytky těla hominidů a jejich produkty, •2) doklady nepřímé, tedy takové, které získáváme výzkumem současných populací lidí i non-humánních primátů, •3) doklady teoretické, které získáváme teoretickou analýzou paleontologického i neontologického materiálu. Metody analýzy fosilního materiálu •Morfoskopická analýza •Morfometrická analýza •Analýza DNA •Analýza chrupu a zubů •Paleoekologická analýza •Fylogenetická a systematická analýza • Teoretické metody - příklady Gould ontoPr Plate reconstruction Eocene 40 myPr Hominoid Miocene enter EurasiaPr Datování nálezů – klíč k pochopení časové škály •Relativní datování - biostratigrafie •Relativní datování - paleomagnetismus • •Absolutní datování - uhlík 14C - organické látky •Absolutní datování - K-Ar, Ar-Ar - tufy •Absolutní datování - rozpad uranu 238U - fission-track •Absolutní datování - uranové řady •Absorbce nebo vyzařování elektronů v minerálech: termoluminiscence, kterou lze zkoumat objekty jednorázově, nebo elektronová spinová rezonance Biostratigrafie a paleomagnetismus •Mohou se vyžívat pouze srovnatelné lokality •Metody se dnes obvykle kombinují •Samy o sobě nejsou schopny určit čas, ale jsou schopny hodně vypovídat o ekologii Relat Strati Europ Homino Mid Miocene Pr Uhlík 14C •Organické látky - přesnost maximálně do 100 000 let Dolni Vestonice tripple burial BW K-Ar - Ar-Ar metody •Využívá rozpadu argonu - datuje miliony až desítky milionů let - sopečné tufy Hadar stratigraphyPr Fayum layersPr Absorbce nebo vyzařování elektronů v minerálech •Termoluminiscence - jednorázová metoda •Elektronová spinová rezonance - ESR Mouster Stone ToolPr Změny klimatu a adaptace Rekonstrukce klimatu a kombinace metod O2isotopes climate changesPr Tugen Hills geologyPr Somatometrie a osteometrie •Měření lidského těla –Somatometrie •Pomáhá k porozumění variability a případné adaptability současných populací •přes existenci některých dlouhodobějších studií lze hodnotit jen těžko adaptibilitu populací, zachycujeme jen několik málo generací •Měření skeletu - osteometrie –Kraniometrie •Důležité pro hodnocení stresů –Osteometrie postkraniálního skeletu •Zásadní pro pochopení adaptivních procesů Somatometrie Tělo Somatometrie teloPr Somatometrie - hlava Somatomet hlavaPr Cranio metr latPr Kraniometrie Cranio metr anterPr Kraniometrie Kraniometrie Cranio metr sup postPr Cranio metr intPr Kraniometrie Morfometrie – kosti horní končetiny humerus Ulna radius ant Morfometrie - pelvis Femur morphometrPr Osteometrie Femur Tibia morphometrPr Osteometrie tibie Proporcionalita těla a jeho částí klíč k pochopení adaptací Kostra Teoretické modely růstu růst a vývoj Vývoj hmotnosti v novorozeneckém a kojeneckém období Vývoj výšky v novorozeneckém a kojeneckém období Vývoj BMI v novorozeneckém a kojeneckém věku Růst v období maturace Změny hmotnosti období maturace Sekulární trend Stárnutí Růstové rychlosti a maturace dospívání jako prostředek adaptace Tempa vývoje u primátů KNM-WT 15000 Skull jpg Změny v ontogenezi rodu Homo – výzkum chrupu a zubů Amud 1 RSIDE Qafseh 9 RSIDE Růst makaků rhesus •Tělesná výška je u opic základním integrálním růstovým parametrem •Základní tělesné parametry oscilují u makaků v průběhu ontogeneze mnohem více než u člověka, jak výška, zejména však hmotnost •Hmotnost je značně variabilní a může být výrazně ovlivňována mnoha vnějšími i vnitřními faktory Macaca mulatta KonarovicePr Koma3Pr Samci Samci Samice Samice Výška Hmotnost Vliv hormonů a sociální struktury na růst Kortisol Růstový hormon Vysoko postavené, velké samice Nízko postavené, menší samice Macaca mulatta Konarovice threatPr •Byla zjištěna dobrá korelace mezi růstem a všemi růstovými hormony •Sekrece STH a IGF-1 je velmi dobře korelována s růstovými procesy, ale nikoliv mezi sebou •Vysoce postavené dominantní samičky jsou většinou větší než nízkopostavené a mají vysokou hladinu kortisolu Jak mohou genetické faktory ovlivnit růst? •Makakové z Konárovic se do jisté míry liší stavbou těla i způsobem růstu od makaků ze Soči, i když obě skupiny pocházejí z Vietnamu •Podle analýz lokusů ApoB a MCT 118 mají makakové z Konárovic vyšší míru imbreedingu, žijí ve skupinách jedinců s podobným věkem a vyšší vnitroskupinovou konkurencí •Vyšší variabilita ontogenetických drah je zřejmě pozitivně korelována s vyšší variabilitou genetickou Konárovice Soči Tři základní vývojové trendy u makaků - vývojové vězení? •Růst hmotnosti se u některých samic po dokončení puberty výrazně zpomaluje, někdy s možnou akcelerací na začátku adolescence •U menší části samic se růst brzdí nebo i zastavuje po čtvrtém roce života •Často se objevuje ke konci čtvrtého roku adolescentní spurt, který někdy přímo navazuje na spurt pubertální. •V případě “odkladu” adolescentního spurtu se zřejmě jedná o jev známý u samců orangutanů, tzv. “vývojové vězení”, související s nižší sekrecí steroidních hormonů před dosažením sociální dospělosti. Orang male Macaca mulatta KonarovicePr Růst lidoopů JimmiPr MajorankaPr VanilkaPr OrangMereniPr •Výška se v průběhu ontogeneze mění u lidoopů podobně jako u člověka, jiné jsou proporce - trup je delší, dolní končetiny kratší •Hmotnost má jiný ontogenetický vývoj a je ovlivňována různými vnějšími i vnitřními faktory •U samců orangutana se vyskytuje i v zajetí výrazný adolescentní spurt, u šimpanzů nikdy •Stresy mohou výrazně ovlivnit růst, a to i u jednovaječných dvojčat Paleolitické Venuše - mýtus nebo realita? •Vysoká hmotnost robustních malých žen byla výsledkem adolescentního spurtu, jako u samců orangutanů, a byla způsobena vyšší hladinou steroidních hormonů •Tyto ženy měly vyšší odolnost ke stresům a soutěživost a vyšší sociální status •Takové ženy byly zvýhodňovány prostřednictvím sexuální selekce, – měly odolnost ke stresům, efektivně vychovávaly a chránily děti a získávaly nezávisle na mužích potravu •Následná sexuální selekce pak posilovala genetické predisposice pro vyšší sekreci steroidních hormonů, glukokortikoidů a pohlavních hormonů, v dalších generacích