Informasi

Apakah adaptasi dan evolusi pigmentasi kulit manusia telah berhenti?

Apakah adaptasi dan evolusi pigmentasi kulit manusia telah berhenti?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Sebelum mengajukan pertanyaan ini, baca

  • Mengapa warna kulit manusia menyangkal seleksi alam?

  • Apakah warna kulit yang lebih gelap membuatnya lebih mudah untuk hidup di bawah sinar matahari?

meskipun tidak mengajukan pertanyaan yang sama atau memberikan jawaban untuk pertanyaan ini.

Dalam Keanekaragaman Manusia Modern - Warna Kulit diterbitkan oleh The Smithsonian National Museum of Natural History dokumen di bagian yang bersangkutan menyatakan

Ketika manusia purba pindah ke lingkungan yang panas dan terbuka untuk mencari makanan dan air, satu tantangan besar adalah tetap tenang. Adaptasi yang disukai melibatkan peningkatan jumlah kelenjar keringat pada kulit sementara pada saat yang sama mengurangi jumlah rambut tubuh. Dengan lebih sedikit rambut, keringat bisa lebih mudah menguap dan mendinginkan tubuh lebih efisien. Namun kulit yang kurang berbulu ini menjadi masalah karena terkena sinar matahari yang sangat terik, terutama di daerah dekat khatulistiwa. Karena paparan sinar matahari yang kuat merusak tubuh, solusinya adalah mengembangkan kulit yang gelap secara permanen untuk melindungi dari sinar matahari yang lebih merusak.

Kulit yang lebih gelap dari orang-orang yang tinggal lebih dekat ke khatulistiwa penting dalam mencegah kekurangan folat. Ukuran pemantulan kulit, cara untuk mengukur warna kulit dengan mengukur jumlah cahaya yang dipantulkan, pada orang di seluruh dunia mendukung gagasan ini. Sementara sinar UV dapat menyebabkan kanker kulit, karena kanker kulit biasanya menyerang orang-orang setelah mereka memiliki anak, kemungkinan memiliki sedikit efek pada evolusi warna kulit karena evolusi menyukai perubahan yang meningkatkan keberhasilan reproduksi.

Ada juga faktor ketiga yang mempengaruhi warna kulit: masyarakat pesisir yang makan makanan yang kaya akan makanan laut menikmati sumber alternatif vitamin D ini. Itu berarti bahwa beberapa masyarakat Arktik, seperti penduduk asli Alaska dan Kanada, mampu tetap berkulit gelap. bahkan di daerah UV rendah. Di musim panas mereka mendapatkan sinar UV tingkat tinggi yang dipantulkan dari permukaan salju dan es, dan kulit gelap mereka melindungi mereka dari cahaya yang dipantulkan ini.

Kasus: Populasi berkulit lebih terang yang bermigrasi ke daerah tropis (misalnya, Mennonites di Belize, Boer di Afrika Selatan, Belgia di Kongo (DRC)) dan populasi berkulit gelap yang bermigrasi ke daerah non-tropis (misalnya Afrika di Inggris, Afrika di Amerika Serikat bagian utara dan Alaska, dan orang Afrika di Kanada), di mana pola makan penduduk mengambil pola makan yang sebagian menyebabkan pigmentasi spesifik, dan matahari menerapkan jumlah cahaya yang sama (UV; spektrum lain) ke populasi sebagai populasi di mana kulit yang lebih gelap atau lebih terang beradaptasi, atau berevolusi.

Mengingat parameter yang diberikan, orang awam mungkin menyimpulkan bahwa mereka harus dapat bermigrasi ke daerah tropis atau non-tropis tertentu di dunia, melakukan diet yang menyebabkan produksi melanin dan pigmentasi kulit yang menurut artikel mempengaruhi adaptasi atau evolusi, dan selama N generasi tetap, atau periode waktu yang tidak diketahui, meskipun pada akhirnya, pigmentasi kulit mereka akan beradaptasi atau berevolusi menjadi pigmentasi yang diinginkan oleh perencana populasi; bahwa produksi melanin dan pigmentasi kulit tidak tetap, bahwa evolusi dan adaptasi terhadap pigmentasi kulit terus berlanjut pada populasi manusia di Bumi sekitar tahun 2019 M - dan klaim tersebut dapat direproduksi, diamati, dan diukur secara objektif menggunakan metode ilmiah.

Apakah studi ilmiah telah dilakukan yang mendukung atau membantah dengan pengukuran yang dapat diamati teori atau klaim bahwa lingkungan dan diet memiliki efek pada produksi melanin dan pigmentasi kulit dalam lingkup skala waktu apa pun ("Satu generasi, dua generasi, sepuluh generasi, 10-20 generasi")?


Adaptasi warna kulit manusia pada berbagai populasi

Lian Deng Chinese Academy of Sciences (CAS) Laboratorium Kunci Biologi Komputasi, Kelompok Riset Independen Max Planck tentang Genomik Populasi, Institut Mitra CAS-MPG untuk Biologi Komputasi (PICB), Institut Ilmu Biologi Shanghai, CAS Akademi Ilmu Pengetahuan China Shuhua Xu ( CAS) Laboratorium Utama Biologi Komputasi, Max Planck Independent Research Group on Population Genomics, CAS-MPG Partner Institute for Computational Biology (PICB), Shanghai Institutes for Biological Sciences, CAS


Abstrak

Warna kulit adalah salah satu cara paling mencolok di mana manusia bervariasi dan telah banyak digunakan untuk mendefinisikan ras manusia. Di sini kami menyajikan bukti baru yang menunjukkan bahwa variasi warna kulit bersifat adaptif, dan terkait dengan regulasi penetrasi radiasi ultraviolet (UV) di integumen dan efek langsung dan tidak langsungnya pada kebugaran. Menggunakan data penginderaan jauh pada tingkat radiasi UV, hipotesis mengenai distribusi warna kulit masyarakat adat relatif terhadap tingkat UV diuji secara kuantitatif dalam penelitian ini untuk pertama kalinya.

Hasil utama dari penelitian ini adalah: (1) reflektansi kulit berkorelasi kuat dengan garis lintang absolut dan tingkat radiasi UV. Korelasi tertinggi antara reflektansi kulit dan tingkat UV diamati pada 545 nm, mendekati penyerapan maksimum untuk oksihemoglobin, menunjukkan bahwa peran utama pigmentasi melanin pada manusia adalah pengaturan efek radiasi UV pada isi pembuluh darah kulit yang terletak di kulit. dermis. (2) Pemantulan kulit yang diprediksi menyimpang sedikit dari nilai yang diamati. (3) Dalam semua populasi yang data reflektansi kulitnya tersedia untuk laki-laki dan perempuan, perempuan ditemukan berkulit lebih terang daripada laki-laki. (4) Gradasi klinis warna kulit yang diamati di antara masyarakat adat berkorelasi dengan tingkat radiasi UV dan merupakan solusi kompromi untuk persyaratan fisiologis yang saling bertentangan dari fotoproteksi dan sintesis vitamin D.

Anggota paling awal dari garis keturunan hominid mungkin memiliki integumen yang sebagian besar tidak berpigmen atau berpigmen ringan yang ditutupi dengan rambut hitam gelap, mirip dengan simpanse modern. Evolusi integumen yang telanjang dan berpigmen gelap terjadi di awal evolusi genus Homo. Epidermis yang gelap melindungi kelenjar keringat dari cedera akibat sinar UV, sehingga menjamin integritas termoregulasi somatik. Arti penting yang lebih besar bagi keberhasilan reproduksi individu adalah bahwa kulit yang sangat bermelanisasi terlindungi dari fotolisis folat yang diinduksi UV (Branda & Eaton, 1978, Sains201, 625–626 Jablonski, 1992, Prok. Australia. Soc. Bersenandung. Biol.5, 455–462, 1999, Med. Hipotesis52, 581–582), suatu metabolit penting untuk perkembangan normal dari tabung saraf embrionik (Bower & amp Stanley, 1989, Jurnal Medis Australia150, 613–619 Dewan Penelitian Medis Kelompok Penelitian Vitamin, 1991, Lancet338, 31–37) dan spermatogenesis (Cosentino dkk., 1990, Prok. Nat. akad. Sci. AMERIKA SERIKAT.87, 1431–1435 Mathur dkk., 1977, Sterilitas Kesuburan28, 1356–1360).

Ketika hominid bermigrasi ke luar daerah tropis, berbagai tingkat depigmentasi berevolusi untuk memungkinkan sintesis previtamin D yang diinduksi UVB.3. Warna kulit wanita yang lebih terang mungkin diperlukan untuk memungkinkan sintesis jumlah vitamin D yang relatif lebih tinggi3diperlukan selama kehamilan dan menyusui.

Warna kulit pada manusia bersifat adaptif dan labil. Tingkat pigmentasi kulit telah berubah lebih dari sekali dalam evolusi manusia. Karena itu, warna kulit tidak memiliki nilai dalam menentukan hubungan filogenetik di antara kelompok manusia modern.


Kesimpulan

Secara keseluruhan, warna kulit manusia adalah sifat yang sangat bervariasi dan kompleks sebagai konsekuensi dari tekanan seleksi yang kuat dan dikendalikan oleh beberapa lokus genetik (diringkas dalam Tabel 1). Adaptasi warna kulit adalah proses yang kompleks karena populasi yang berbeda memiliki mekanisme genetik bersama dan independen yang melibatkan sejumlah besar gen dengan keunggulan efek yang berbeda pada fenotipe. Adaptasi warna kulit juga merupakan proses evolusi panjang yang dipengaruhi oleh berbagai peristiwa genetik populasi sejarah, bahkan pra-sejarah. Studi saat ini memberikan wawasan komprehensif tentang proses seleksi alam dan mekanisme variasi warna kulit manusia. Sumber daya yang lebih kaya dari sekuens seluruh genom dan data fenotipe cakupan tinggi dapat memberikan peluang untuk berspekulasi lebih lanjut tentang model arsitektur genetik dan efek lingkungan gen yang akurat, dan memajukan pemahaman kita tentang pigmentasi kulit pada kelompok etnis kecil tertentu, seperti pemburu-pengumpul dan dataran tinggi. Kami percaya bahwa studi ini dapat sangat memperkaya pengetahuan kita tentang sejarah evolusi manusia dan menjelaskan dasar genetik dari sifat kompleks pada manusia.


Ucapan Terima Kasih

Kami berterima kasih kepada S. R. Granter, M. E. Bigby, H. A. Haynes, A. B. Kimball, J. Rees, A. J. Sober, R. Stern dan H. Tsao atas komentar dan diskusi yang bermanfaat. Pekerjaan ini didukung oleh hibah dari NIH dan Doris Duke Charitable Foundation, dan Ruth L. Kirschstein National Research Service Award (J.Y.L.). D.E.F. adalah Penyelidik Klinis Terhormat dari Doris Duke Charitable Foundation dan Jan dan Charles Nirenberg Fellow dalam Onkologi Anak di Dana-Farber Cancer Institute.


Kesimpulan

Visualisasi tingkat dan variasi UVB dan UVA yang disajikan di sini memungkinkan elaborasi sifat mekanisme selektif yang terlibat dalam evolusi variasi dalam pigmentasi kulit dan, terutama, evolusi fenotipe penyamakan dalam kaitannya dengan tingkat variabel musiman UVR. Pigmentasi kulit mungkin merupakan salah satu contoh terbaik dari seleksi alam yang bekerja pada sifat manusia. Ini adalah produk dari dua garis yang berlawanan, satu menekankan pigmentasi konstitutif gelap dan fotoproteksi terhadap beban tinggi UVA dan UVB di dekat khatulistiwa (Gbr. 1 dan 2), dan yang lainnya mendukung pigmentasi konstitutif cahaya untuk mempromosikan fotosintesis musiman yang diinduksi UVB. vitamin D3 dekat kutub (7, 49). Garis lintang menengah dengan muatan UVB musiman yang tinggi mendukung evolusi orang-orang dengan pigmentasi konstitutif sedang yang mampu melakukan penyamakan.

Perjalanan waktu untuk elaborasi pigmentasi dalam kehidupan manusia mencerminkan pentingnya dalam reproduksi manusia dan, dengan demikian, dalam evolusi. Bayi manusia dilahirkan dengan pigmentasi lebih ringan daripada orang dewasa dan mengembangkan tingkat pigmentasi konstitutif maksimum yang ditentukan secara genetik hanya pada akhir masa remaja atau awal 20-an (77) ketika mereka memasuki periode puncak kesuburan. Potensi perkembangan pigmentasi fakultatif juga mencapai puncaknya pada masa dewasa awal. Pada usia paruh baya dan tua, pigmentasi konstitutif memudar dan potensi penyamakan berkurang karena penurunan jumlah melanosit aktif (78).

Pigmentasi kulit menyediakan sistem model yang menarik untuk memahami dan mengajarkan evolusi dan harus dipromosikan seperti itu. Itu mudah terlihat, dan mekanisme dasar yang berkontribusi padanya mudah dipahami. Pigmentasi kulit memenuhi kriteria untuk model evolusi yang sukses. Pertama, itu diproduksi oleh replikator yang tidak sempurna. Pigmentasi ditentukan oleh DNA germ-line, yang mengalami mutasi. Pigmentasi juga tunduk pada variasi yang diwariskan dalam transmisi epigenetik karena metilasi DNA yang berbeda dan pola pewarisan memetika ekstrakorporeal karena tradisi budaya yang berbeda. Kedua, harus ada seleksi melalui kelangsungan hidup diferensial fenotipe. Untuk pigmentasi kulit, ini menyiratkan tingkat kelangsungan hidup dan reproduksi yang berbeda dari fenotipe yang berbeda di bawah rezim matahari yang berbeda. Terakhir, seleksi alam harus terjadi secara unik dalam ruang dan waktu untuk memunculkan mekanisme isolasi. Dalam evolusi pigmentasi kulit, isolasi dihasilkan oleh jarak dan penyebaran daripada seleksi seksual atau mekanisme lainnya. Dengan demikian, kulit manusia adalah model yang sempurna untuk menunjukkan mekanisme evolusi melalui seleksi alam di setiap bagian yang dibutuhkannya.

Antagonisme yang cukup besar terhadap evolusi didasarkan pada pemahaman umum tentang kata "teori" dalam arti sehari-hari sebagai firasat. Bahwa bagian-bagian terpisah dari teori dapat ditunjukkan untuk diterapkan sepenuhnya pada sifat manusia yang mudah dimengerti akan membantu lebih lanjut penerimaan "teori evolusi." Teori seleksi alam Darwin dapat disamakan dengan upaya Newton untuk menjelaskan pergerakan planet-planet dalam karyanya “On the Motion of Bodies in an Orbit.” Usaha Newton menimbulkan Principia Mathematica dan akhirnya ke Hukum Gerak.


Dalam evolusi manusia, perubahan penghalang kulit membuat orang Eropa Utara berbeda

Gagasan populer bahwa orang Eropa Utara mengembangkan kulit terang untuk menyerap lebih banyak sinar UV sehingga mereka dapat membuat lebih banyak vitamin D – penting untuk kesehatan tulang dan fungsi kekebalan – dipertanyakan oleh para peneliti UC San Francisco dalam sebuah studi baru yang diterbitkan online dalam jurnal. Biologi Evolusi.

Meningkatkan kapasitas kulit untuk menangkap sinar UV untuk membuat vitamin D memang penting, menurut tim yang dipimpin oleh Peter Elias, MD, seorang profesor dermatologi UCSF. Namun, Elias dan rekan menyimpulkan dalam penelitian mereka bahwa perubahan fungsi kulit sebagai penghalang elemen memberikan kontribusi yang lebih besar daripada perubahan pigmen kulit pada kemampuan orang Eropa Utara untuk membuat vitamin D.

Tim Elias menyimpulkan bahwa mutasi genetik yang membahayakan kemampuan kulit untuk berfungsi sebagai penghalang memungkinkan orang Eropa Utara yang berkulit putih untuk mengisi garis lintang di mana terlalu sedikit sinar ultraviolet B (UVB) untuk produksi vitamin D menembus atmosfer.

Di antara para ilmuwan yang mempelajari evolusi manusia, hampir secara universal diasumsikan bahwa kebutuhan untuk membuat lebih banyak vitamin D di lintang utara mendorong mutasi genetik yang mengurangi produksi pigmen melanin, penentu utama warna kulit, menurut Elias.

"Pada garis lintang yang lebih tinggi di Inggris Raya, Skandinavia dan Negara Baltik, serta Jerman Utara dan Prancis, sangat sedikit sinar UVB yang mencapai Bumi, dan itu adalah panjang gelombang kunci yang dibutuhkan oleh kulit untuk menghasilkan vitamin D," kata Elias.

"Meskipun tampaknya logis bahwa hilangnya pigmen melanin akan berfungsi sebagai mekanisme kompensasi, memungkinkan lebih banyak iradiasi permukaan kulit dan karena itu lebih banyak produksi vitamin D, hipotesis ini cacat karena berbagai alasan," lanjutnya. "Misalnya, penelitian terbaru menunjukkan bahwa manusia berkulit gelap membuat vitamin D setelah terpapar sinar matahari seefisien manusia berpigmen ringan, dan osteoporosis - yang bisa menjadi tanda kekurangan vitamin D - kurang umum, daripada lebih umum, di tempat gelap. -manusia berpigmen."

Lebih jauh, bukti untuk gradien selatan ke utara dalam prevalensi mutasi melanin lebih lemah daripada penjelasan alternatif yang dieksplorasi oleh Elias dan rekan.

Dalam penelitian sebelumnya, Elias mulai mempelajari peran kulit sebagai penghalang kehilangan air. Dia baru-baru ini berfokus pada protein penghalang kulit tertentu yang disebut filaggrin, yang dipecah menjadi molekul yang disebut asam urocanic – penyerap sinar UVB paling kuat di kulit, menurut Elias. "Ini tentu lebih penting daripada melanin pada kulit berpigmen ringan," katanya.

Dalam studi baru mereka, para peneliti mengidentifikasi prevalensi yang lebih tinggi dari mutasi bawaan pada gen filaggrin di antara populasi Eropa Utara. Hingga 10 persen individu normal membawa mutasi pada gen filaggrin di negara-negara utara ini, berbeda dengan tingkat mutasi yang jauh lebih rendah di populasi Eropa selatan, Asia dan Afrika.

Selain itu, tingkat mutasi filaggrin yang lebih tinggi, yang mengakibatkan hilangnya asam urokanat, berkorelasi dengan kadar vitamin D yang lebih tinggi dalam darah. Variasi yang bergantung pada garis lintang pada gen melanin tidak terkait dengan kadar vitamin D, menurut Elias. Bukti ini menunjukkan bahwa perubahan pada penghalang kulit berperan dalam adaptasi evolusioner Eropa Utara ke garis lintang Utara, studi tersebut menyimpulkan.

Namun, ada pertukaran evolusioner untuk mutasi filaggrin yang melemahkan penghalang ini, kata Elias. Pembawa mutasi memiliki kecenderungan kulit sangat kering, dan rentan terhadap dermatitis atopik, asma dan alergi makanan. Tetapi penyakit ini baru muncul belakangan ini, dan tidak menjadi masalah sampai manusia mulai hidup di lingkungan perkotaan yang padat penduduk, kata Elias.

Laboratorium Elias telah menunjukkan bahwa kulit berpigmen memberikan penghalang kulit yang lebih baik, yang katanya sangat penting untuk perlindungan terhadap dehidrasi dan infeksi di antara manusia leluhur yang tinggal di sub-Sahara Afrika. Tetapi kebutuhan akan pigmen untuk memberikan perlindungan ekstra ini berkurang karena populasi manusia modern bermigrasi ke utara selama sekitar 60.000 tahun terakhir, kata Elias, sementara kebutuhan untuk menyerap sinar UVB menjadi lebih besar, terutama bagi manusia yang bermigrasi ke Utara jauh setelah mundur. gletser kurang dari 10.000 tahun yang lalu.

Data dari studi baru tidak menjelaskan mengapa orang Eropa Utara kehilangan melanin. Jika kebutuhan untuk membuat lebih banyak vitamin D tidak mendorong hilangnya pigmen, apa yang terjadi? Elias berspekulasi bahwa, "Begitu populasi manusia bermigrasi ke utara, jauh dari serangan tropis UVB, pigmen secara bertahap hilang dalam rangka konservasi metabolisme. Tubuh tidak akan membuang energi dan protein yang berharga untuk membuat protein yang tidak lagi dibutuhkannya."

Untuk Biologi Evolusi studi, diberi label "kertas sintesis" oleh jurnal, Elias dan rekan penulis Jacob P. Thyssen, MD, seorang profesor di University of Copenhagen, memetakan data mutasi dan mengukur korelasi dengan kadar vitamin D dalam darah. dunia mengidentifikasi mutasi. Daniel Bikle, MD, PhD, seorang profesor kedokteran UCSF, memberikan keahlian tentang metabolisme vitamin D.


Bagaimana orang Eropa mengembangkan kulit putih

NS. LOUIS, MISSOURI—Sebagian besar dari kita menganggap Eropa sebagai rumah leluhur orang kulit putih. Tetapi sebuah studi baru menunjukkan bahwa kulit pucat, serta ciri-ciri lain seperti tinggi badan dan kemampuan mencerna susu sebagai orang dewasa, tiba di sebagian besar benua relatif baru-baru ini. Karya tersebut, yang dipresentasikan di sini minggu lalu pada pertemuan tahunan ke-84 American Association of Physical Anthropologists, menawarkan bukti dramatis evolusi terkini di Eropa dan menunjukkan bahwa kebanyakan orang Eropa modern tidak mirip dengan 8000 tahun yang lalu.

Asal-usul orang Eropa telah menjadi fokus yang tajam pada tahun lalu karena para peneliti telah mengurutkan genom populasi purba, bukan hanya beberapa individu. Dengan membandingkan bagian-bagian penting dari DNA di seluruh genom 83 individu purba dari situs arkeologi di seluruh Eropa, tim peneliti internasional melaporkan awal tahun ini bahwa orang Eropa saat ini adalah campuran dari campuran setidaknya tiga populasi kuno pemburu-pengumpul dan petani. yang pindah ke Eropa dalam migrasi terpisah selama 8000 tahun terakhir. Studi tersebut mengungkapkan bahwa migrasi besar-besaran para penggembala Yamnaya dari stepa utara Laut Hitam mungkin telah membawa bahasa Indo-Eropa ke Eropa sekitar 4500 tahun yang lalu.

Sekarang, sebuah studi baru dari tim yang sama menelusuri lebih jauh ke dalam data luar biasa itu untuk mencari gen yang berada di bawah seleksi alam yang kuat—termasuk sifat-sifat yang sangat menguntungkan sehingga mereka menyebar dengan cepat ke seluruh Eropa dalam 8000 tahun terakhir. Dengan membandingkan genom Eropa kuno dengan genom terbaru dari Proyek 1000 Genom, ahli genetika populasi Iain Mathieson, seorang postdoc di laboratorium genetika populasi Universitas Harvard David Reich, menemukan lima gen yang terkait dengan perubahan pola makan dan pigmentasi kulit yang mengalami perubahan alami yang kuat. pilihan.

Pertama, para ilmuwan mengkonfirmasi laporan sebelumnya bahwa pemburu-pengumpul di Eropa tidak dapat mencerna gula dalam susu 8000 tahun yang lalu, menurut sebuah poster. Mereka juga mencatat hal yang menarik: Petani pertama juga tidak bisa mencerna susu. Para petani yang datang dari Timur Dekat sekitar 7800 tahun yang lalu dan para penggembala Yamnaya yang datang dari stepa 4800 tahun yang lalu tidak memiliki versi LCT gen yang memungkinkan orang dewasa untuk mencerna gula dalam susu. Baru sekitar 4300 tahun yang lalu toleransi laktosa melanda Eropa.

Ketika datang ke warna kulit, tim menemukan tambal sulam evolusi di tempat yang berbeda, dan tiga gen terpisah yang menghasilkan kulit terang, menceritakan kisah kompleks tentang bagaimana kulit Eropa berevolusi menjadi jauh lebih terang selama 8000 tahun terakhir. Manusia modern yang keluar dari Afrika untuk awalnya menetap di Eropa sekitar 40.000 tahun diperkirakan memiliki kulit gelap, yang menguntungkan di garis lintang yang cerah. Dan data baru mengkonfirmasi bahwa sekitar 8500 tahun yang lalu, pemburu-pengumpul awal di Spanyol, Luksemburg, dan Hongaria juga memiliki kulit yang lebih gelap: Mereka tidak memiliki dua versi gen—SLC24A5 dan SLC45A2—yang menyebabkan depigmentasi dan, oleh karena itu, kulit pucat di Eropa saat ini.

Tapi di ujung utara—di mana tingkat cahaya rendah akan mendukung kulit pucat—tim menemukan gambaran berbeda pada pemburu-pengumpul: Tujuh orang dari situs arkeologi Motala berusia 7700 tahun di Swedia selatan memiliki kedua varian gen kulit terang, SLC24A5 dan SLC45A2. Mereka juga memiliki gen ketiga, HERC2/OCA2, yang menyebabkan mata biru dan juga dapat menyebabkan kulit terang dan rambut pirang. Jadi pemburu-pengumpul kuno di ujung utara sudah pucat dan bermata biru, tetapi orang-orang dari Eropa tengah dan selatan memiliki kulit yang lebih gelap.

Kemudian, para petani pertama dari Timur Dekat tiba di Eropa, mereka membawa kedua gen untuk kulit terang. Saat mereka kawin dengan pemburu-pengumpul asli, salah satu gen kulit terang mereka menyapu Eropa, sehingga orang Eropa tengah dan selatan juga mulai memiliki kulit yang lebih terang. Varian gen lainnya, SLC45A2, berada pada tingkat rendah sampai sekitar 5800 tahun yang lalu ketika menyapu ke frekuensi tinggi.

Tim juga melacak sifat-sifat kompleks, seperti tinggi badan, yang merupakan hasil interaksi banyak gen. Mereka menemukan bahwa seleksi sangat disukai beberapa varian gen untuk tinggi badan di Eropa utara dan tengah, mulai 8000 tahun yang lalu, dengan dorongan datang dari migrasi Yamnaya, mulai 4800 tahun yang lalu. Yamnaya memiliki potensi genetik terbesar untuk menjadi tinggi dari populasi mana pun, yang konsisten dengan pengukuran kerangka kuno mereka. Sebaliknya, seleksi disukai orang yang lebih pendek di Italia dan Spanyol mulai 8000 tahun yang lalu, menurut makalah yang sekarang diposting di server pracetak bioRxiv. Orang Spanyol, khususnya, menyusut 6000 tahun yang lalu, mungkin karena beradaptasi dengan suhu yang lebih dingin dan pola makan yang buruk.

Anehnya, tim tidak menemukan gen kekebalan di bawah seleksi intensif, yang bertentangan dengan hipotesis bahwa penyakit akan meningkat setelah pengembangan pertanian.

Makalah ini tidak merinci mengapa gen-gen ini mungkin berada di bawah seleksi yang begitu kuat. Tetapi penjelasan yang mungkin untuk gen pigmentasi adalah untuk memaksimalkan sintesis vitamin D, kata paleoantropolog Nina Jablonski dari Pennsylvania State University (Penn State), University Park, saat dia melihat hasil poster pada pertemuan tersebut. Orang yang tinggal di garis lintang utara sering tidak mendapatkan cukup UV untuk mensintesis vitamin D di kulit mereka sehingga seleksi alam memilih dua solusi genetik untuk masalah itu—kulit pucat yang menyerap UV lebih efisien atau mendukung toleransi laktosa untuk dapat mencerna gula. dan vitamin D secara alami ditemukan dalam susu. “Apa yang kami pikir adalah gambaran yang cukup sederhana tentang munculnya kulit depigmentasi di Eropa adalah tambalan seleksi yang menarik ketika populasi menyebar ke garis lintang utara,” kata Jablonski. “Data ini menyenangkan karena menunjukkan seberapa banyak evolusi baru-baru ini telah terjadi.”

Ahli genetika antropologi George Perry, juga dari Penn State, mencatat bahwa karya tersebut mengungkapkan bagaimana potensi genetik individu dibentuk oleh pola makan dan adaptasi mereka terhadap habitat mereka. "Kami mendapatkan gambaran yang jauh lebih rinci sekarang tentang cara kerja seleksi."


Evolusi Kulit Manusia dan Warna Kulit

Abstrak Kulit manusia adalah aspek yang paling terlihat dari fenotipe manusia. Hal ini dibedakan terutama oleh penampilannya yang telanjang, kemampuan yang sangat ditingkatkan untuk menghilangkan panas tubuh melalui keringat, dan berbagai macam warna kulit yang ditentukan secara genetik hadir dalam satu spesies. Banyak aspek evolusi kulit dan warna kulit manusia dapat direkonstruksi menggunakan perbandingan anatomi, fisiologi, dan genomik. Peningkatan keringat termal adalah inovasi kunci dalam evolusi manusia yang memungkinkan pemeliharaan homeostasis (termasuk suhu otak konstan) selama aktivitas fisik berkelanjutan di lingkungan yang panas. Kulit gelap berevolusi pari pasu dengan hilangnya rambut tubuh dan merupakan keadaan asli untuk genus Homo. Pigmentasi melanin bersifat adaptif dan telah dipertahankan oleh seleksi alam. Karena labilitas evolusionernya, fenotipe warna kulit tidak berguna sebagai penanda unik identitas genetik. Dalam prasejarah baru-baru ini, manusia menjadi mahir dalam melindungi diri dari lingkungan melalui pakaian dan tempat tinggal, sehingga mengurangi ruang lingkup aksi seleksi alam pada kulit manusia.


Evolusi Warna Kulit Pada Ikan Dan Manusia Ditentukan Oleh Mesin Genetik Yang Sama

Ketika manusia mulai bermigrasi keluar dari Afrika sekitar 100.000 tahun yang lalu, warna kulit mereka berangsur-angsur berubah untuk beradaptasi dengan lingkungan baru mereka. Dan ketika Zaman Es terakhir berakhir sekitar 10.000 tahun yang lalu, nenek moyang laut dari ikan stickleback yang tinggal di laut mengalami perubahan dramatis dalam warna kulit saat mereka menjajah danau dan sungai yang baru terbentuk. Penelitian baru menunjukkan bahwa meskipun jurang evolusi yang luas antara manusia dan ikan stickleback berduri tiga, kedua spesies telah mengadopsi strategi genetik umum untuk memperoleh pigmentasi kulit yang akan membantu setiap spesies berkembang di lingkungan baru mereka.

Para peneliti, yang dipimpin oleh penyelidik Howard Hughes Medical Institute, David Kingsley, menerbitkan temuan mereka dalam jurnal Cell edisi 14 Desember 2007. Kingsley dan penulis pertama Craig Miller berada di Fakultas Kedokteran Universitas Stanford, dan rekan penulis lainnya berasal dari Universitas Porto di Portugal, Universitas British Columbia, Universitas Chicago, dan Universitas Negeri Pennsylvania Studi lebih lanjut tentang stickleback, kata mereka, mungkin mengungkapkan bagian lain dari mesin genetik yang digunakan ikan dan manusia untuk adaptasi.

Stickleback telah menjadi organisme model utama untuk mempelajari evolusi karena sejarah evolusinya yang luar biasa, kata Kingsley. "Sticklebacks telah mengalami salah satu radiasi evolusioner terbaru dan dramatis di bumi," katanya. Ketika Zaman Es terakhir berakhir, gletser raksasa mencair dan menciptakan ribuan danau dan sungai di Amerika Utara, Eropa, dan Asia. Perairan ini dijajah oleh nenek moyang laut stickleback, yang kemudian beradaptasi dengan kehidupan di air tawar. "Ini menciptakan banyak eksperimen evolusi kecil, di mana populasi ikan yang terisolasi ini beradaptasi dengan sumber makanan baru, predator, warna air, dan suhu air yang mereka temukan di lingkungan baru ini," jelas Kingsley.

Di antara adaptasi tersebut adalah warna baru yang membantu ikan menyamarkan diri, membedakan spesies, dan menarik pasangan di lingkungan baru mereka. Namun, sampai sekarang, para ilmuwan belum memahami faktor genetik apa yang mendorong perubahan pigmentasi kulit.

Populasi manusia juga telah mengalami perubahan pigmentasi karena mereka telah beradaptasi dengan kehidupan di lingkungan baru. Alasan ekologis untuk perubahan tersebut mungkin sangat berbeda dari kekuatan yang mendorong evolusi pigmentasi pada stickleback, kata Kingsley. Ketika populasi manusia bermigrasi keluar dari Afrika ke iklim utara, kebutuhan akan pigmentasi yang lebih gelap yang diperlukan untuk melindungi dari sinar matahari tropis yang intens berkurang. Dengan kulit yang lebih transparan terhadap sinar matahari, manusia lebih mampu memproduksi vitamin D yang cukup di iklim baru mereka.

Untuk mulai memahami dasar genetik dari perubahan pigmentasi kulit pada ikan, Kingsley dan rekan-rekannya menyilangkan spesies stickleback yang memiliki pola pigmentasi berbeda dan menggunakan penanda genetik dan peta urutan genom ikan yang baru saja diselesaikan untuk mencari mekanisme yang mengatur pigmentasi stickleback. Mereka mencari segmen kromosom pada keturunan yang selalu dikaitkan dengan pewarisan insang dan kulit gelap atau terang. Melalui pemetaan rinci dari satu segmen tersebut, Kingsley dan rekan-rekannya menemukan bahwa gen yang disebut Kitlg (singkatan dari "Kit ligand") dikaitkan dengan pewarisan pigmentasi. Kitlg adalah kandidat yang sangat baik untuk mengatur pigmentasi karena bentuk mutan dari gen yang sesuai pada tikus menghasilkan perubahan warna bulu, kata Kingsley.

Gen Kitlg terlibat dalam berbagai proses biologis, termasuk perkembangan sel germinal, perkembangan sel pigmen, dan hematopoiesis. Ikan berwarna terang memiliki mutasi regulasi yang mengurangi ekspresi gen Kitlg di insang dan kulit, tetapi tidak mengurangi fungsi gen di jaringan lain. "Dengan mengubah ekspresi gen ini di satu tempat tertentu di tubuh, ikan dapat menyesuaikan tingkat ekspresi faktor itu di beberapa jaringan tetapi tidak di jaringan lain," kata Kingsley. "Itu memungkinkan evolusi menghasilkan efek lokal yang besar pada sifat seperti warna sambil mempertahankan fungsi gen lainnya."

Manusia juga memiliki gen Kitlg, dan Kingsley dan rekan-rekannya bertanya-tanya apakah gen itu berperan dalam mengatur pigmentasi kulit manusia. Satu petunjuk yang mereka peroleh dari penelitian sebelumnya oleh kelompok lain yang telah mengungkapkan bahwa gen Kitlg manusia telah mengalami perubahan yang berbeda di antara populasi manusia yang berbeda, menunjukkan bahwa gen itu signifikan secara evolusi.

Kingsley dan rekan-rekannya menguji apakah versi manusia yang berbeda dari gen Kitlg dikaitkan dengan perubahan warna kulit. Manusia dengan dua salinan gen Kitlg bentuk Afrika memiliki warna kulit lebih gelap daripada orang dengan satu atau dua salinan varian Kitlg baru yang umum di Eropa dan Asia.

Mengetahui bahwa orang-orang juga telah menyesuaikan kulit yang lebih terang ketika mereka bermigrasi ke utara, Kingsley bertanya-tanya apakah mutasi pada gen yang sama menyebabkan pigmentasi ringan pada orang yang tinggal di iklim utara. Di utara, di mana lebih sedikit sinar matahari yang mencapai tanah, pewarnaan yang lebih terang membantu orang menyerap sinar matahari yang cukup untuk menghasilkan vitamin D.

Kingsley dan rekan-rekannya mengumpulkan DNA dari orang-orang dengan berbagai warna kulit untuk mencari perubahan dalam ligan kit gen. Benar saja, orang dengan kulit lebih terang memiliki bentuk gen yang berubah. Dia mengatakan gen ini tidak sendirian dalam mengendalikan warna kulit seseorang, tetapi tampaknya menyebabkan sekitar 20 persen perbedaan pigmentasi antara orang-orang keturunan Afrika dan Eropa utara.

&ldquoIni adalah mekanisme genetik yang sama antara organisme yang sangat berbeda satu sama lain,&rdquo kata Kingsley. Gen ini diketahui membuat protein yang berperan dalam menjaga sel-sel kulit melanosit yang mengontrol pigmentasi.

Dalam hal bagaimana evolusi berlangsung, gen ini akan menjadi sendok besar pewarna yang membantu membedakan warna cat dari aslinya. Perubahan genetik tambahan menjelaskan warna yang tepat dari kulit setiap orang.

"Meskipun beberapa wilayah kromosom berkontribusi pada sifat kompleks pigmentasi pada ikan dan manusia, kami telah mengidentifikasi satu gen yang memainkan peran sentral dalam perubahan warna pada kedua spesies," kata Kingsley.

"Since fish and humans look so different, people are often surprised that common mechanisms may extend across both organisms," he said. "But there are real parallels between the evolutionary history of sticklebacks and humans. Sticklebacks migrated out of the ocean into new environments about ten thousand years ago. And they breed about once every one or two years, giving them five thousand to ten thousand generations to adapt to new environments."

Although modern humans arose in Africa, they are thought to have migrated out of Africa in the last 100,000 years. "Humans breed about once every 20 years, giving them about 5,000 generations or so to emerge from an ancestral environment and colonize and adapt to new environments around the world," Kingsley added. "So despite the difference in total years, the underlying process is actually quite similar. Whether it be fish or humans, there were small migrating populations encountering new environments and evolving significant changes in some traits in a relatively short time. And the genetic mechanisms that can produce these changes may be so constrained that evolution will tend to use the same sorts of genes in different organisms."

Kingsley and his colleagues are now exploring the genetic basis of other evolved traits in the stickleback that could find a parallel in humans. "And given the degree to which evolutionary mechanisms appear to be shared between populations and organisms, we're optimistic about finding the particular genes that underlie other recent adaptations to changing environments in both fish and humans," he said.


Answer keys for the cases in our collection are password-protected and access to them is limited to paid subscribed instructors. To become a paid subscriber, begin the process by registering.

The following video(s) are recommended for use in association with this case study.


    In this short video, Penn State University anthropologist Dr. Nina Jablonski walks us through the evidence that the different shades of skin color among human populations arose as adaptations to the intensity of ultraviolet radiation in different parts of the world. Running time: 18:58 min. Produced by: HHMI BioInteractive.


Tonton videonya: Tugas Biologi tentang Praktikum Seleksi dan Adaptasi Evolusi (Juni 2022).


Komentar:

  1. Advent

    Frasa yang agak berguna

  2. Mooguramar

    Tapi itu akhirnya.

  3. Tadhg

    Jika hanya jamur yang tumbuh di mulutmu, maka setidaknya kamu tidak perlu pergi ke hutan

  4. Stanfield

    Menurut pendapat saya, dia salah. Saya yakin. Mari kita coba diskusikan ini. Tuliskan kepada saya di PM, itu berbicara kepada Anda.

  5. Mezikus

    Itu luar biasa, pesan yang sangat berguna



Menulis pesan