152 ■ Proteus 85/4 • December 2022 153Izginuli predniki in razvoj človeka • Nobelove nagrade za leto 2022Nobelove nagrade za leto 2022 • Izginuli predniki in razvoj človeka. Izginuli predniki in razvoj človeka Nobelova nagrada za medicino oziroma fiziologijo (prvi del) Radovan Komel Članek je posvečen lanski Nobelovi nagradi za dosežke v medicini oziroma fiziologiji, ki je bila podeljena za razkritja genomov izumrlih homininov in posledično nov vpo- gled v človeško evolucijo. Projekt obsežnega mednarodnega konzorcija, imenovan Pro- jekt človeški genom, je od začetka leta 1990 potreboval dobrih deset let, da je prišlo do objave osnutka zgradbe človeškega genoma, ki je bila dokončno, z vsemi podrobnostmi, ugotovljena in potrjena šele v preteklem le- tu. Ob tem so potekala desetletja skrbnih in natančnih genomskih raziskav tudi nam sorodnih živečih primatov, pa tudi izumrlih prednikov, ki osvetljujejo potek zgodovine našega razvoja in obstoja. V tem pogledu sta posebno pomembni in odmevni razkritje genoma neandertalca in odkritje istočasne, vendar na drugem geografskem področju ži- veče skupine denisovcev, katerih genomske sledi najdemo tudi v naših genomih. Človeštvo, kot ga poznamo danes, ima krat- ko zgodovino v časovnem razponu življenja na Zemlji. Že od nekdaj nas zanima naš iz- vor. Od kod prihajamo in kako smo pove- zani s tistimi, ki so bili pred nami? V čem se razlikujemo od prednikov in nam bližnjih sorodnikov? Toda preden se posvetimo tem vprašanjem, si za boljšo predstavo časovnih dimenzij poglejmo kratek prikaz zgodovine planeta Zemlja in življenja na njej. Življenje na Zemlji se je začelo v ocea- nih. Najprej so se pojavile prave bakterije in verjetno tudi arheje, nato pa evkarionti. Evkarionti vključujejo živalim, rastlinam in glivam podobne enoceličarje (protiste), ra- stline, živali in glive. Najprej so se pojavili protisti. Rastline, živali in glive so se po- javile veliko kasneje. In šele pred približno 360 milijoni let so nekateri vretenčarji začeli prehajati na kopno. Od pojava vretenčarjev, v kambriju, prvem obdobju paleozoika pred približno 518 mi- lijoni let, je dolga obdobja razvoja živega sveta zaznamovalo tudi nekaj množičnih izumrtij, ki so včasih pospešila evolucijo ži- vljenja na Zemlji: ko namreč neka stara sku- pina izumre, lahko naredi prostor za novo in njen razvoj. Permsko-triasno izumrtje je dogodek, ki se je zgodil pred približno 251 milijoni let, povzročili pa naj bi ga padec meteorita ali povečana ognjeniška dejavnost ali eksplozija supernove. Povzročil je izumrtje približno 96 odstotkov morskega življa in 70 odstot- kov kopenskih strunarjev (vretenčarjev in njim sorodnih nevretenčarjev). Izpraznjen prostor je pomenil priložnost za arhozavre, velike skupine plazilcev, ki je vključevala krokodile, dinozavre in leteče plazilce, pte- rozavre. Dinozavri so na Zemlji kraljeva- li več kot 100 milijonov let, izumrli pa so konec krede, pred 65 milijoni let. Njihovo izumrtje je verjetno povezano z udarcem asteroida pred približno 66 milijoni let. Na to kaže nenadna sprememba vsebnosti iri- dija v fosilnih plasteh. Dokazi kažejo, da je deset kilometrov široki bolid zadel polotok Jukatan v Mehiki, ustvaril stosedemdeset kilometrov široki krater in povzročil mno- žično izumrtje približno 75 odstotkov ko- penskih vrst in 33 odstotkov vseh pritrjenih živalskih vrst v morju. Dogodek je naredil prostor za prevlado sesalcev in ptičev. Pojavili so se naši predniki in njihov razvoj se je odvijal s prilagajanjem spre- minjajočim se geološkim in podnebnim razmeram planeta Darwinova hipoteza o razvoju vrst nas uči, da morajo imeti vse sorodne skupine orga- nizmov skupnega prednika in skupne zna- čilnosti. To velja tudi za človeka, ki je po Linnéjevi razvrstitvi pripadnik živalskega kraljestva, in sicer razreda sesalci, reda pr- vaki (primati), družine človečnjaki (homini- di) in rodu človek (homo). Predniki današnjih prvakov, podobni dana- Prirejeno po Adobe Stock (https://stock.adobe.com/images/dinosaurs-extinction-infographic-diagram-showing-paleozoic- mesozoic-cenozoic-eras-and-dinosaurs-periods-including-triassic-jurassic-cretaceous-million-years-ago-for-geology- science-education-vector/278747501?prev_url=detail). Prirejeno po American Museum of Natural History, www.amnh.org/explore/ology/marine-biology/what-do-you- know-about-life-on earth. 152 ■ Proteus 85/4 • December 2022 153Izginuli predniki in razvoj človeka • Nobelove nagrade za leto 2022Nobelove nagrade za leto 2022 • Izginuli predniki in razvoj človeka. Izginuli predniki in razvoj človeka Nobelova nagrada za medicino oziroma fiziologijo (prvi del) Radovan Komel Članek je posvečen lanski Nobelovi nagradi za dosežke v medicini oziroma fiziologiji, ki je bila podeljena za razkritja genomov izumrlih homininov in posledično nov vpo- gled v človeško evolucijo. Projekt obsežnega mednarodnega konzorcija, imenovan Pro- jekt človeški genom, je od začetka leta 1990 potreboval dobrih deset let, da je prišlo do objave osnutka zgradbe človeškega genoma, ki je bila dokončno, z vsemi podrobnostmi, ugotovljena in potrjena šele v preteklem le- tu. Ob tem so potekala desetletja skrbnih in natančnih genomskih raziskav tudi nam sorodnih živečih primatov, pa tudi izumrlih prednikov, ki osvetljujejo potek zgodovine našega razvoja in obstoja. V tem pogledu sta posebno pomembni in odmevni razkritje genoma neandertalca in odkritje istočasne, vendar na drugem geografskem področju ži- veče skupine denisovcev, katerih genomske sledi najdemo tudi v naših genomih. Človeštvo, kot ga poznamo danes, ima krat- ko zgodovino v časovnem razponu življenja na Zemlji. Že od nekdaj nas zanima naš iz- vor. Od kod prihajamo in kako smo pove- zani s tistimi, ki so bili pred nami? V čem se razlikujemo od prednikov in nam bližnjih sorodnikov? Toda preden se posvetimo tem vprašanjem, si za boljšo predstavo časovnih dimenzij poglejmo kratek prikaz zgodovine planeta Zemlja in življenja na njej. Življenje na Zemlji se je začelo v ocea- nih. Najprej so se pojavile prave bakterije in verjetno tudi arheje, nato pa evkarionti. Evkarionti vključujejo živalim, rastlinam in glivam podobne enoceličarje (protiste), ra- stline, živali in glive. Najprej so se pojavili protisti. Rastline, živali in glive so se po- javile veliko kasneje. In šele pred približno 360 milijoni let so nekateri vretenčarji začeli prehajati na kopno. Od pojava vretenčarjev, v kambriju, prvem obdobju paleozoika pred približno 518 mi- lijoni let, je dolga obdobja razvoja živega sveta zaznamovalo tudi nekaj množičnih izumrtij, ki so včasih pospešila evolucijo ži- vljenja na Zemlji: ko namreč neka stara sku- pina izumre, lahko naredi prostor za novo in njen razvoj. Permsko-triasno izumrtje je dogodek, ki se je zgodil pred približno 251 milijoni let, povzročili pa naj bi ga padec meteorita ali povečana ognjeniška dejavnost ali eksplozija supernove. Povzročil je izumrtje približno 96 odstotkov morskega življa in 70 odstot- kov kopenskih strunarjev (vretenčarjev in njim sorodnih nevretenčarjev). Izpraznjen prostor je pomenil priložnost za arhozavre, velike skupine plazilcev, ki je vključevala krokodile, dinozavre in leteče plazilce, pte- rozavre. Dinozavri so na Zemlji kraljeva- li več kot 100 milijonov let, izumrli pa so konec krede, pred 65 milijoni let. Njihovo izumrtje je verjetno povezano z udarcem asteroida pred približno 66 milijoni let. Na to kaže nenadna sprememba vsebnosti iri- dija v fosilnih plasteh. Dokazi kažejo, da je deset kilometrov široki bolid zadel polotok Jukatan v Mehiki, ustvaril stosedemdeset kilometrov široki krater in povzročil mno- žično izumrtje približno 75 odstotkov ko- penskih vrst in 33 odstotkov vseh pritrjenih živalskih vrst v morju. Dogodek je naredil prostor za prevlado sesalcev in ptičev. Pojavili so se naši predniki in njihov razvoj se je odvijal s prilagajanjem spre- minjajočim se geološkim in podnebnim razmeram planeta Darwinova hipoteza o razvoju vrst nas uči, da morajo imeti vse sorodne skupine orga- nizmov skupnega prednika in skupne zna- čilnosti. To velja tudi za človeka, ki je po Linnéjevi razvrstitvi pripadnik živalskega kraljestva, in sicer razreda sesalci, reda pr- vaki (primati), družine človečnjaki (homini- di) in rodu človek (homo). Predniki današnjih prvakov, podobni dana- Prirejeno po Adobe Stock (https://stock.adobe.com/images/dinosaurs-extinction-infographic-diagram-showing-paleozoic- mesozoic-cenozoic-eras-and-dinosaurs-periods-including-triassic-jurassic-cretaceous-million-years-ago-for-geology- science-education-vector/278747501?prev_url=detail). Prirejeno po American Museum of Natural History, www.amnh.org/explore/ology/marine-biology/what-do-you- know-about-life-on earth. 154 ■ Proteus 85/4 • December 2022 155Izginuli predniki in razvoj človeka • Nobelove nagrade za leto 2022Nobelove nagrade za leto 2022 • Izginuli predniki in razvoj človeka. šnjim polopicam, so se pojavili pred 55 do 66 milijoni let. Bili so majhni, vevericam podobni rastlinojedi in žužkojedi, ki so ži- veli na drevju. Pred 20 do 25 milijoni let so se iz prvakov razvile človeku podobne opice. Razširjene so bile po Evropi, Aziji in Afriki. Zadnji skupni prednik opic starega sveta in velikih opic je živel pred približno 25 milijoni let, skupni prednik človeka in šimpanzov pa pred približno 6 milijoni let. Prve sledi človekovih prednikov, tako ime- novanih »južnih opic« ali avstralopitekov, so našli v Afriki, ki tako velja za »zibelko človeštva«. V Etiopiji so našli del okostja človečnjakinje, ki so ji nadeli vzdevek Lucy. Lucy ni bila višja od enega metra in je bila težka približno trideset kilogramov. Ocenju- jejo, da je živela pred približno 3,5 milijona let. Po odkritju fosiliziranih stopinj v vul- kanskem pepelu je bilo razvidno, da so av- stralopiteki že hodili. Živeli so v skupinah v prostranih travnih savanah vzhodne Afrike in se preživljali z nabiralništvom in lovom na manjše živali. Pred 2,5 do 1 milijonom let je živel še en rod, ki pa ne sodi med naše prednike. Pa- rantrop je bil najverjetneje stranska, pretežno rastlinojeda veja avstralopitekov; latinsko ime Paranthropus pomeni »vštric s človekom«. Najverjetneje so jih pred milijonom let iz- trebili naši predniki, ki so jih lovili in jedli. V zgodnjem pleistocenu (ledeni dobi v času izpred 2,58 do 0,8 milijona let) so arhaični ljudje iz rodu Homo izvirali iz Afrike in se razširili po Afro-Evraziji. Konec zgodnjega pleistocena zaznamuje prehod iz cikličnosti ledeniških ciklov, ki se spreminjajo vsakih 41.000 let, v asimetrične 100.000-letne ci- kle, zaradi česar so bile podnebne spremem- be še bolj ekstremne. Pozna ledena doba je bil priča širjenju sodobnega človeka zunaj Afrike, hkrati pa tudi izumrtju vseh drugih človeških vrst. Ljudje so se prvič razširili tudi na avstralsko celino in Ameriko, kar se je ujemalo z izumrtjem večine velikih živali v teh območjih. Rod Homo, v katerega sodi tudi sodobni človek, se je razvil pred približno 3 milijo- ni let. Pred 2 milijonoma let je živel »spre- tni človek« ali latinsko Homo habilis. Med najdbami v Tanzaniji in južni Afriki so našli mnogo preprostega kamnitega orod- ja, z nekaj udarci obsekanih prodnjakov, ki naj bi jih izdelal Homo habilis. Visok je bil približno 1,40 metra, se že gibal s hitro in lahkotno hojo in imel gibljiv palec na roki, ki skupaj s kazalcem omogoča spretno prije- manje predmetov. Ker fosilni ostanki kažejo na tedanje dokaj hitre spremembe, velja da- nes spretni človek za prehodno obliko, ki se je razvila v stabilno obliko, »pokončni člo- vek« ali Homo erectus. Homo erectus je na sceno stopil pred 1,8 mi- lijona let. Hodil je vzravnano. Po najdbah sodeč je živel predvsem na tleh. V savani je nabiral rastlinske plodove, prehranjeval pa se je tudi z mesom. Pri iskanju in pripra- vi hrane je uporabljal kamnito orodje. Tako kot večino evolucijskih procesov so tudi za našo zgodnjo zgodovino značilne številne genetske veje, od katerih so bile mnoge na koncu neuspešne. Vendar pa je Homo erec- tus preživel dlje kot katera koli druga vrsta človečnjakov in je bil prvi znani hominin, ki se je preselil iz Afrike, kjer je nadaljnja evolucija pripeljala do Homo neanderthalen- sis, naših arhaičnih sorodnikov, neandertal- cev. Fosilne ostanke Homo erectusa so našli na ozemlju današnje Kitajske, Izraela in na otoku Javi. Neandertalec je dobil ime po najdbišču kostnih ostankov v kraju Neandertal blizu Düsseldorfa v Nemčiji. Najstarejše najde- no okostje je staro 150.000 let. Živel je v času, ko je bila v Evropi ledena doba. Na hladno podnebje je bil prilagojen z obliko in zgradbo telesa. Imel je močne kosti in bil nizke čokate rasti, s kratkimi mišičastimi nogami, masivno štrlečo lobanjo in negiblji- vim vratom. Zadnja izkopavanja in najdeni predmeti kažejo, da je bil na evropskih tleh prvi človek z visoko kulturo. Svoje pokojne je pokopaval, njegov duhovni svet pa raz- kriva tudi naluknjana kost, najdena v jami Divje babe nad Cerknim, za katero menijo, da je bila piščal. Neandertalci so naseljevali Evropo in Azijo pred približno 400.000 do 30.000 leti, takrat pa so izumrli. Anatomsko sodoben človek, »misleči člo- vek« ali latinsko Homo sapiens, z okostji, kot jih ima današnji človek, se je v Afriki prvič pojavil pred približno 300.000 leti. Iz jugo- vzhodne Afrike se je pred približno 60.000 do 70.000 leti začel prek Bližnjega vzhoda širiti v Azijo, Avstralijo in prek Beringovega preliva tudi v Severno Ameriko. V Evropo je verjetno prišel prek Balkanskega polo- toka pred 45.000 leti. V času ledene dobe je bistveno izpopolnil orodje, ki ga je znal nasaditi na ročaj. Izdeloval je dleta, strgala, svedre, šila in celo šivanke. Iznašel je kopje, harpuno in lok. Orodje je tudi umetniško okraševal. Od mrtvih se je poslavljal z ver- skimi obredi, za dober ulov in življenje se je zaklinjal bogovom. Na stene jam je vrezoval in slikal živalske podobe. S širjenjem po Evraziji pred približno 60.000 do 70.000 leti je Homo sapiens prišel v stik s staroselci neandertalci, s katerimi je sobival vsaj 20.000 let. Neandertalci so do- končno izumrli pred približno 27.000 leti, med vzroke za njihovo izumrtje pa lahko štejemo počasno prevlado bolje opremljenih prišlekov in slabo prilagoditev na nenadno podnebno spremembo, ki je bila posledica katastrofičnega vulkanskega izbruha v Sre- dozemlju. Ob teh in številnih drugih do- mnevah pa je postalo vse bolj jasno, da je za osvetlitev odnosa med nami in našimi soro- dniki neandertalci potrebna zelo pogloblje- na in natančna raziskava z najsodbnejšimi orodji, kar jih premore znanost. Orodja za določevanje starosti vzorcev, ki vsebujejo ostanke prazgodovinskega življenja Paleontologija je veda, ki preučuje starodav- no življenje oziroma išče informacije o več vidikih preteklih organizmov, kot so njiho- va identiteta in izvor, njihovo okolje in ra- zvoj ter kaj nam lahko povedo o organski in anorganski preteklosti Zemlje. Glavne vrste dokazov o starodavnem življenju so te- lesni ostanki (fosili) in sledi telesnih ostan- kov. Bistvena je ocena starosti teh ostankov, kar omogoča radiometrično datiranje. Ra- diometrična metoda primerja količino na- ravno prisotnega radioaktivnega izotopa v preiskovanem materialu s količino njegovih razpadnih produktov, ki nastajajo z znano hitrostjo razpada. Radiokarbonsko datira- nje, imenovano tudi datiranje z ogljikom, omogoča določanje starosti »mlajših« staro- dobnih, organski material vsebujočih vzor- cev. Temelji na dejstvu, da zaradi interakcije kozmičnih žarkov z dušikom v Zemljinem ozračju nenehno nastaja izotop ogljika 14C. Nastali 14C se povezuje s kisikom v ozračju in tvori radioaktivni ogljikov dioksid, ki se s fotosintezo vgrajuje v rastline, z uživanjem Prirejeno po D. M. Guera, sallyannmelia.com. 154 ■ Proteus 85/4 • December 2022 155Izginuli predniki in razvoj človeka • Nobelove nagrade za leto 2022Nobelove nagrade za leto 2022 • Izginuli predniki in razvoj človeka. šnjim polopicam, so se pojavili pred 55 do 66 milijoni let. Bili so majhni, vevericam podobni rastlinojedi in žužkojedi, ki so ži- veli na drevju. Pred 20 do 25 milijoni let so se iz prvakov razvile človeku podobne opice. Razširjene so bile po Evropi, Aziji in Afriki. Zadnji skupni prednik opic starega sveta in velikih opic je živel pred približno 25 milijoni let, skupni prednik človeka in šimpanzov pa pred približno 6 milijoni let. Prve sledi človekovih prednikov, tako ime- novanih »južnih opic« ali avstralopitekov, so našli v Afriki, ki tako velja za »zibelko človeštva«. V Etiopiji so našli del okostja človečnjakinje, ki so ji nadeli vzdevek Lucy. Lucy ni bila višja od enega metra in je bila težka približno trideset kilogramov. Ocenju- jejo, da je živela pred približno 3,5 milijona let. Po odkritju fosiliziranih stopinj v vul- kanskem pepelu je bilo razvidno, da so av- stralopiteki že hodili. Živeli so v skupinah v prostranih travnih savanah vzhodne Afrike in se preživljali z nabiralništvom in lovom na manjše živali. Pred 2,5 do 1 milijonom let je živel še en rod, ki pa ne sodi med naše prednike. Pa- rantrop je bil najverjetneje stranska, pretežno rastlinojeda veja avstralopitekov; latinsko ime Paranthropus pomeni »vštric s človekom«. Najverjetneje so jih pred milijonom let iz- trebili naši predniki, ki so jih lovili in jedli. V zgodnjem pleistocenu (ledeni dobi v času izpred 2,58 do 0,8 milijona let) so arhaični ljudje iz rodu Homo izvirali iz Afrike in se razširili po Afro-Evraziji. Konec zgodnjega pleistocena zaznamuje prehod iz cikličnosti ledeniških ciklov, ki se spreminjajo vsakih 41.000 let, v asimetrične 100.000-letne ci- kle, zaradi česar so bile podnebne spremem- be še bolj ekstremne. Pozna ledena doba je bil priča širjenju sodobnega človeka zunaj Afrike, hkrati pa tudi izumrtju vseh drugih človeških vrst. Ljudje so se prvič razširili tudi na avstralsko celino in Ameriko, kar se je ujemalo z izumrtjem večine velikih živali v teh območjih. Rod Homo, v katerega sodi tudi sodobni človek, se je razvil pred približno 3 milijo- ni let. Pred 2 milijonoma let je živel »spre- tni človek« ali latinsko Homo habilis. Med najdbami v Tanzaniji in južni Afriki so našli mnogo preprostega kamnitega orod- ja, z nekaj udarci obsekanih prodnjakov, ki naj bi jih izdelal Homo habilis. Visok je bil približno 1,40 metra, se že gibal s hitro in lahkotno hojo in imel gibljiv palec na roki, ki skupaj s kazalcem omogoča spretno prije- manje predmetov. Ker fosilni ostanki kažejo na tedanje dokaj hitre spremembe, velja da- nes spretni človek za prehodno obliko, ki se je razvila v stabilno obliko, »pokončni člo- vek« ali Homo erectus. Homo erectus je na sceno stopil pred 1,8 mi- lijona let. Hodil je vzravnano. Po najdbah sodeč je živel predvsem na tleh. V savani je nabiral rastlinske plodove, prehranjeval pa se je tudi z mesom. Pri iskanju in pripra- vi hrane je uporabljal kamnito orodje. Tako kot večino evolucijskih procesov so tudi za našo zgodnjo zgodovino značilne številne genetske veje, od katerih so bile mnoge na koncu neuspešne. Vendar pa je Homo erec- tus preživel dlje kot katera koli druga vrsta človečnjakov in je bil prvi znani hominin, ki se je preselil iz Afrike, kjer je nadaljnja evolucija pripeljala do Homo neanderthalen- sis, naših arhaičnih sorodnikov, neandertal- cev. Fosilne ostanke Homo erectusa so našli na ozemlju današnje Kitajske, Izraela in na otoku Javi. Neandertalec je dobil ime po najdbišču kostnih ostankov v kraju Neandertal blizu Düsseldorfa v Nemčiji. Najstarejše najde- no okostje je staro 150.000 let. Živel je v času, ko je bila v Evropi ledena doba. Na hladno podnebje je bil prilagojen z obliko in zgradbo telesa. Imel je močne kosti in bil nizke čokate rasti, s kratkimi mišičastimi nogami, masivno štrlečo lobanjo in negiblji- vim vratom. Zadnja izkopavanja in najdeni predmeti kažejo, da je bil na evropskih tleh prvi človek z visoko kulturo. Svoje pokojne je pokopaval, njegov duhovni svet pa raz- kriva tudi naluknjana kost, najdena v jami Divje babe nad Cerknim, za katero menijo, da je bila piščal. Neandertalci so naseljevali Evropo in Azijo pred približno 400.000 do 30.000 leti, takrat pa so izumrli. Anatomsko sodoben človek, »misleči člo- vek« ali latinsko Homo sapiens, z okostji, kot jih ima današnji človek, se je v Afriki prvič pojavil pred približno 300.000 leti. Iz jugo- vzhodne Afrike se je pred približno 60.000 do 70.000 leti začel prek Bližnjega vzhoda širiti v Azijo, Avstralijo in prek Beringovega preliva tudi v Severno Ameriko. V Evropo je verjetno prišel prek Balkanskega polo- toka pred 45.000 leti. V času ledene dobe je bistveno izpopolnil orodje, ki ga je znal nasaditi na ročaj. Izdeloval je dleta, strgala, svedre, šila in celo šivanke. Iznašel je kopje, harpuno in lok. Orodje je tudi umetniško okraševal. Od mrtvih se je poslavljal z ver- skimi obredi, za dober ulov in življenje se je zaklinjal bogovom. Na stene jam je vrezoval in slikal živalske podobe. S širjenjem po Evraziji pred približno 60.000 do 70.000 leti je Homo sapiens prišel v stik s staroselci neandertalci, s katerimi je sobival vsaj 20.000 let. Neandertalci so do- končno izumrli pred približno 27.000 leti, med vzroke za njihovo izumrtje pa lahko štejemo počasno prevlado bolje opremljenih prišlekov in slabo prilagoditev na nenadno podnebno spremembo, ki je bila posledica katastrofičnega vulkanskega izbruha v Sre- dozemlju. Ob teh in številnih drugih do- mnevah pa je postalo vse bolj jasno, da je za osvetlitev odnosa med nami in našimi soro- dniki neandertalci potrebna zelo pogloblje- na in natančna raziskava z najsodbnejšimi orodji, kar jih premore znanost. Orodja za določevanje starosti vzorcev, ki vsebujejo ostanke prazgodovinskega življenja Paleontologija je veda, ki preučuje starodav- no življenje oziroma išče informacije o več vidikih preteklih organizmov, kot so njiho- va identiteta in izvor, njihovo okolje in ra- zvoj ter kaj nam lahko povedo o organski in anorganski preteklosti Zemlje. Glavne vrste dokazov o starodavnem življenju so te- lesni ostanki (fosili) in sledi telesnih ostan- kov. Bistvena je ocena starosti teh ostankov, kar omogoča radiometrično datiranje. Ra- diometrična metoda primerja količino na- ravno prisotnega radioaktivnega izotopa v preiskovanem materialu s količino njegovih razpadnih produktov, ki nastajajo z znano hitrostjo razpada. Radiokarbonsko datira- nje, imenovano tudi datiranje z ogljikom, omogoča določanje starosti »mlajših« staro- dobnih, organski material vsebujočih vzor- cev. Temelji na dejstvu, da zaradi interakcije kozmičnih žarkov z dušikom v Zemljinem ozračju nenehno nastaja izotop ogljika 14C. Nastali 14C se povezuje s kisikom v ozračju in tvori radioaktivni ogljikov dioksid, ki se s fotosintezo vgrajuje v rastline, z uživanjem Prirejeno po D. M. Guera, sallyannmelia.com. 156 ■ Proteus 85/4 • December 2022 157Izginuli predniki in razvoj človeka • Nobelove nagrade za leto 2022Nobelove nagrade za leto 2022 • Izginuli predniki in razvoj človeka. teh pa ga nato pridobijo živali. Ko žival ali rastlina pogine, se preneha izmenjava oglji- ka z okoljem, zato vsebovana količina 14C zaradi radioaktivnega razpada začne upada- ti. Izmerjeno količino 14C v vzorcu mrtve rastline ali živali, kot sta kos lesa ali delček kosti, uporabimo za izračun, kdaj je žival ali rastlina umrla. Starejši kot je vzorec, manj 14C zaznamo, in ker je razpolovna doba 14C (obdobje, po katerem bo polovica danega vzorca razpadla) približno 5.730 let, so po enačbi izračuna najstarejši datumi, ki jih je mogoče s tem postopkom zanesljivo izmeri- ti, približno 50.000 let. Izračuni, kakšen naj bi bil delež 14C v ozračju v zadnjih petdeset tisoč letih, so prerisani v obliko umeritvene krivulje, ki se sedaj uporablja za pretvorbo izmerjene količine radioaktivnega ogljika v pradavnem vzorcu v oceno koledarske sta- rosti vzorca. Razvoj radiokarbonskega dati- ranja je močno vplival na arheologijo. Poleg tega, da omogoča natančnejše datiranje zno- traj arheoloških najdišč kot prejšnje metode, omogoča primerjavo datumov dogodkov, ki so se zgodili ločeno na velikih zemljepisnih razdaljah, kot so bili ključni prehodi v raz- ličnih regijah konec zadnje ledene dobe in v začetku neolitika in bronaste dobe. Dolgo časa so študije evolucije človeka te- meljile izključno na analizah starodavnih kostnih ostankov in njihovih morfoloških značilnostih ter preiskavah orodij in drugih arheoloških artefaktov. Za sestavo evolu- cijskih »družinskih dreves« so paleontolo- gi uporabljali tako imenovano kladistiko, po kateri so organizmi na podlagi hipotez o zadnjem skupnem predniku razvrščeni v skupine, imenovane »klade«. Dokazi za do- mnevna razmerja so običajno skupne izpe- ljane značilnosti, ki jih ne najdemo v bolj oddaljenih skupinah in prednikih. Zadnji skupni prednik in vsi njegovi potomci tako lahko sestavljajo klado. Na ta način je bi- lo s primerjanjem telesnih značilnosti, raz- branih iz redkih fosilnih ostankov, mogoče povezati različne prednike iz različnih ča- sovnih obdobji v razvoju človeka. V zadnji četrtini dvajsetega stoletja pa se je razvila molekularna filogenetika, ki raziskuje, kako tesno so si organizmi sorodni, z merjenjem podobnosti DNA v njihovih genomih. Mo- lekularno filogenetiko so uporabili tudi za oceno datumov, ko so se vrste razšle in iz- umrle ali doživele ločeni nadaljnji razvoj ter živele druge ob drugi. Homo sapiens je sobi- val z neandertalci v Evraziji vsaj 20.000 let, verjetno tudi dlje. Vendar je narava njunih medsebojnih vplivov ostala nerazjasnjena vse do današnjega dne, ko je bistvena spoznanja o tem prinesla molekularna genetska analiza. Genom in metode genetske analize Človeški genom je skupno, sestavljeno zapo- redje baznih parov nukleotidnih gradnikov nukleinskih kislin, kodiranih v obliki DNA v 23 parih kromosomov v celičnih jedrih (jedrni genom) in v majhni molekuli DNA, ki se nahaja v posameznih mitohondrijih (mitohondrijski genom). V tem pogledu go- vorimo o haploidnem človeškem genomu, kot ga obravnavamo v genetskih analizah. V resnici je genom človeških telesnih celic diploiden, saj en niz kromosomov izvira iz matere in drugi iz očeta; posamezni mo- lekuli DNA v ujemajočih se kromosomih (homolognih kromosomskih parih) se sicer razlikujeta v podrobnostih, načeloma pa sta zaporedji identični. Ker je v celicah navadno prisotno večje število celičnih dihalnih or- ganelov mitohondrijev, v vseh pa je navzoč enak mitohondijski kromosom, v genetskih analizah genoma mitohondrijski genom obravnavamo kot eno edinstveno molekulo, ob edinstvenem celokupnem nukleotidnem zaporedju jedrnega genoma. Po genomskem nukleotidnem zaporedju se posamezniki sicer nekoliko razlikujemo, saj se v povprečju na vsakih tisoč baznih pa- rov vzdolž kromosomov pojavljajo mutacije oziroma zamenjave posameznih baz (poli- morfizmi posameznih nukleotidov, angle- ško single-nucleotide polymorphism, kratica SNP), vendar upoštevajoč velikost ostalega dela genoma lahko privzamemo, da »smo vsi, ne glede na raso, genetsko 99,9 odstot- ka enaki«. Pa vendar, čeprav je več kot 99 odstotkov zaporedij DNA v človeškem ge- nomu identičnih med posamezniki, majhno število razlik v zaporedjih lahko uporabi- mo kot genetske različice za primerjanje in razlikovanje med ljudmi in po drugi strani za ugotavljanje njihovih bližnjih in daljnjih sorodstvenih povezav. Polimorfizmi posa- meznega nukleotida oziroma mutacije ene »črke« genetskega zaporedja v alelu (aleli so alternativna zaporedja DNA, različice na enem in istem položaju v molekulah DNA različnih oseb), ki se razširijo po populaci- ji, v funkcionalnih delih genoma lahko po- tencialno spremenijo tako rekoč vse možne lastnosti, od telesne višine in barve oči do dovzetnosti za različne bolezni. Če okolje ostane stabilno, se bodo »koristne mutacije« razširile po lokalnem prebivalstvu v števil- nih generacijah, dokler ne postanejo prevla- dujoča genetska lastnost. Izjemno koristni alel je lahko postal vseprisoten v populaciji že v nekaj stoletjih, medtem ko tisti, ki so »manj koristni«, običajno potrebujejo tisoč- letja. Za preučevanje, kako smo sodobni ljudje med seboj povezani, in za razjasnitev na- šega evolucijskega izvora so v začetku - v raziskavah, katerih izsledke so objavili leta 1987 - uporabili primerjalne analize mito- hondrijske DNA (mtDNA) trenutnih afri- ških in neafriških populacijskih skupin. Mi- tohondrijska DNA je bila za take raziskave zelo primerna, saj gre za razmeroma majhno molekulo, 16.500 baznih parov, v primerjavi s 3 milijardami baznih parov jedrnega ge- noma, zaradi številnih mitohondrijev pa je prisotna v velikem številu kopij v vsaki ce- lici. MtDNA se deduje le po materini stra- ni; jajčeca namreč vsebujejo povprečno po 200.000 molekul, medtem ko človeški sper- mij vsebuje povprečno 5 molekul mtDNA, ki se tudi razgradi v moškem genitalnem traktu in v oplojenem jajčecu. Rezultati omenjene raziskave so pokazali skupen izvor v Afriki za vse podpopulacije Homo sapiensa in bili temeljni za teorijo o evoluciji človeka iz Afrike. Za dokončno potrditev teorije o izvoru in razvoju sodobnega človeka pa so bili potrebni obsežnejši podatki, ki bi jih bilo mogoče pridobiti iz jedrnega genoma. Preučevanje človeškega jedrnega genoma je omogočil Projekt človeški genom (angleško Human Genome Project, HGP), ki ga je leta 1990 začel velik mednarodni konzorcij, nje- Prirejeno po: www.nobelprize.org/prizes/medicine/2022/press-release. 156 ■ Proteus 85/4 • December 2022 157Izginuli predniki in razvoj človeka • Nobelove nagrade za leto 2022Nobelove nagrade za leto 2022 • Izginuli predniki in razvoj človeka. teh pa ga nato pridobijo živali. Ko žival ali rastlina pogine, se preneha izmenjava oglji- ka z okoljem, zato vsebovana količina 14C zaradi radioaktivnega razpada začne upada- ti. Izmerjeno količino 14C v vzorcu mrtve rastline ali živali, kot sta kos lesa ali delček kosti, uporabimo za izračun, kdaj je žival ali rastlina umrla. Starejši kot je vzorec, manj 14C zaznamo, in ker je razpolovna doba 14C (obdobje, po katerem bo polovica danega vzorca razpadla) približno 5.730 let, so po enačbi izračuna najstarejši datumi, ki jih je mogoče s tem postopkom zanesljivo izmeri- ti, približno 50.000 let. Izračuni, kakšen naj bi bil delež 14C v ozračju v zadnjih petdeset tisoč letih, so prerisani v obliko umeritvene krivulje, ki se sedaj uporablja za pretvorbo izmerjene količine radioaktivnega ogljika v pradavnem vzorcu v oceno koledarske sta- rosti vzorca. Razvoj radiokarbonskega dati- ranja je močno vplival na arheologijo. Poleg tega, da omogoča natančnejše datiranje zno- traj arheoloških najdišč kot prejšnje metode, omogoča primerjavo datumov dogodkov, ki so se zgodili ločeno na velikih zemljepisnih razdaljah, kot so bili ključni prehodi v raz- ličnih regijah konec zadnje ledene dobe in v začetku neolitika in bronaste dobe. Dolgo časa so študije evolucije človeka te- meljile izključno na analizah starodavnih kostnih ostankov in njihovih morfoloških značilnostih ter preiskavah orodij in drugih arheoloških artefaktov. Za sestavo evolu- cijskih »družinskih dreves« so paleontolo- gi uporabljali tako imenovano kladistiko, po kateri so organizmi na podlagi hipotez o zadnjem skupnem predniku razvrščeni v skupine, imenovane »klade«. Dokazi za do- mnevna razmerja so običajno skupne izpe- ljane značilnosti, ki jih ne najdemo v bolj oddaljenih skupinah in prednikih. Zadnji skupni prednik in vsi njegovi potomci tako lahko sestavljajo klado. Na ta način je bi- lo s primerjanjem telesnih značilnosti, raz- branih iz redkih fosilnih ostankov, mogoče povezati različne prednike iz različnih ča- sovnih obdobji v razvoju človeka. V zadnji četrtini dvajsetega stoletja pa se je razvila molekularna filogenetika, ki raziskuje, kako tesno so si organizmi sorodni, z merjenjem podobnosti DNA v njihovih genomih. Mo- lekularno filogenetiko so uporabili tudi za oceno datumov, ko so se vrste razšle in iz- umrle ali doživele ločeni nadaljnji razvoj ter živele druge ob drugi. Homo sapiens je sobi- val z neandertalci v Evraziji vsaj 20.000 let, verjetno tudi dlje. Vendar je narava njunih medsebojnih vplivov ostala nerazjasnjena vse do današnjega dne, ko je bistvena spoznanja o tem prinesla molekularna genetska analiza. Genom in metode genetske analize Človeški genom je skupno, sestavljeno zapo- redje baznih parov nukleotidnih gradnikov nukleinskih kislin, kodiranih v obliki DNA v 23 parih kromosomov v celičnih jedrih (jedrni genom) in v majhni molekuli DNA, ki se nahaja v posameznih mitohondrijih (mitohondrijski genom). V tem pogledu go- vorimo o haploidnem človeškem genomu, kot ga obravnavamo v genetskih analizah. V resnici je genom človeških telesnih celic diploiden, saj en niz kromosomov izvira iz matere in drugi iz očeta; posamezni mo- lekuli DNA v ujemajočih se kromosomih (homolognih kromosomskih parih) se sicer razlikujeta v podrobnostih, načeloma pa sta zaporedji identični. Ker je v celicah navadno prisotno večje število celičnih dihalnih or- ganelov mitohondrijev, v vseh pa je navzoč enak mitohondijski kromosom, v genetskih analizah genoma mitohondrijski genom obravnavamo kot eno edinstveno molekulo, ob edinstvenem celokupnem nukleotidnem zaporedju jedrnega genoma. Po genomskem nukleotidnem zaporedju se posamezniki sicer nekoliko razlikujemo, saj se v povprečju na vsakih tisoč baznih pa- rov vzdolž kromosomov pojavljajo mutacije oziroma zamenjave posameznih baz (poli- morfizmi posameznih nukleotidov, angle- ško single-nucleotide polymorphism, kratica SNP), vendar upoštevajoč velikost ostalega dela genoma lahko privzamemo, da »smo vsi, ne glede na raso, genetsko 99,9 odstot- ka enaki«. Pa vendar, čeprav je več kot 99 odstotkov zaporedij DNA v človeškem ge- nomu identičnih med posamezniki, majhno število razlik v zaporedjih lahko uporabi- mo kot genetske različice za primerjanje in razlikovanje med ljudmi in po drugi strani za ugotavljanje njihovih bližnjih in daljnjih sorodstvenih povezav. Polimorfizmi posa- meznega nukleotida oziroma mutacije ene »črke« genetskega zaporedja v alelu (aleli so alternativna zaporedja DNA, različice na enem in istem položaju v molekulah DNA različnih oseb), ki se razširijo po populaci- ji, v funkcionalnih delih genoma lahko po- tencialno spremenijo tako rekoč vse možne lastnosti, od telesne višine in barve oči do dovzetnosti za različne bolezni. Če okolje ostane stabilno, se bodo »koristne mutacije« razširile po lokalnem prebivalstvu v števil- nih generacijah, dokler ne postanejo prevla- dujoča genetska lastnost. Izjemno koristni alel je lahko postal vseprisoten v populaciji že v nekaj stoletjih, medtem ko tisti, ki so »manj koristni«, običajno potrebujejo tisoč- letja. Za preučevanje, kako smo sodobni ljudje med seboj povezani, in za razjasnitev na- šega evolucijskega izvora so v začetku - v raziskavah, katerih izsledke so objavili leta 1987 - uporabili primerjalne analize mito- hondrijske DNA (mtDNA) trenutnih afri- ških in neafriških populacijskih skupin. Mi- tohondrijska DNA je bila za take raziskave zelo primerna, saj gre za razmeroma majhno molekulo, 16.500 baznih parov, v primerjavi s 3 milijardami baznih parov jedrnega ge- noma, zaradi številnih mitohondrijev pa je prisotna v velikem številu kopij v vsaki ce- lici. MtDNA se deduje le po materini stra- ni; jajčeca namreč vsebujejo povprečno po 200.000 molekul, medtem ko človeški sper- mij vsebuje povprečno 5 molekul mtDNA, ki se tudi razgradi v moškem genitalnem traktu in v oplojenem jajčecu. Rezultati omenjene raziskave so pokazali skupen izvor v Afriki za vse podpopulacije Homo sapiensa in bili temeljni za teorijo o evoluciji človeka iz Afrike. Za dokončno potrditev teorije o izvoru in razvoju sodobnega človeka pa so bili potrebni obsežnejši podatki, ki bi jih bilo mogoče pridobiti iz jedrnega genoma. Preučevanje človeškega jedrnega genoma je omogočil Projekt človeški genom (angleško Human Genome Project, HGP), ki ga je leta 1990 začel velik mednarodni konzorcij, nje- Prirejeno po: www.nobelprize.org/prizes/medicine/2022/press-release. 158 ■ Proteus 85/4 • December 2022 159Nobelove nagrade za leto 2022 • Izginuli predniki in razvoj človeka. Ko kemija klikne. Nobelova nagrada za kemijo za odkritje in razvoj »klik« kemije • Nobelove nagrade za leto 2022 Ko kemija klikne Nobelova nagrada za kemijo za odkritje in razvoj »klik« kemije Martin Gazvoda, Janez Košmrlj Nobelovo nagrado za kemijo za leto 2022 so prejeli Carolyn Ruth Bertozzi, Morten Me- ldal in Karl Barry Sharpless (slika 1) za ra- zvoj »klik« kemije in bioortogonalne kemije. Ob tem je odbor za podeljevanje nagrad po- dal obrazložitev, da je razvoj »klik« in bio- ortogonalne kemije kemijo popeljal v dobo funkcionalizma (https://www.nobelprize. org/prizes/chemistry/2022/press-release/. Kemijske reakcije so orodja sinteznih kemikov Brez kemije si danes ne moremo več pred- stavljati vsakodnevnega življenja. Njen na- predek v zadnjih sto letih je neposredno vplival na razvoj civilizacije na vseh podro- čjih, vključno s pridelavo in predelavo hra- ne, pripravo čiste vode, razvojem zdravil, tekstilno industrijo, transportom in teleko- munikacijo. Pri tem je vsako od področij kemije ponudilo nekoliko drugačne produk- te in izume, odvisno od tega, s kakšno vrsto snovi in procesi se ukvarja. Letošnja Nobelova nagrada za kemijo je bi- la podeljena za odkritje s področja organske kemije. Če bi bili natančnejši, bi jo umestili v sintezno organsko kemijo, če pa bi želeli poenostaviti, ne bi pretiravali, če bi rekli, da je bila podeljena za dve kemijski reakciji. To se zdi precej nenavadno, saj se Nobelove na- grade običajno podelijo za razvoj novih kon- ceptov (seveda tudi letošnja, vendar je njeno bistvo kljub vsemu mogoče omejiti na dve kemijski reakciji). Preden se poglobimo v odkritja letošnjih Nobelovih nagrajencev, se spomnimo, kaj je za organskega kemika kemijska reakcija. Za boljšo predstavo o področju in uporabnosti letošnje Nobelove nagrade za kemijo pa je smiselno narediti kratek zgodovinski pregled sintezne organske kemije in omeniti nekaj najpomembnejših odkritij na tem področju. Ena od glavnih nalog organskega kemi- ka je razvoj novih kemijskih reakcij. To so nadzorovani kemijski procesi, pri katerih na primer dva reaktanta, A in B (slika 2a), spojimo v produkt C z novimi lastnostmi. Spajanje omogočajo reaktivni deli reaktan- tov, tako imenovane funkcionalne skupine. Reakcija poteka v nadzorovanih okoliščinah, kot so temperatura (T), tlak (p) in topilo ter potrebni čas (t) za reakcijo. Če je reakcij- ski čas predolg, ga z dovajanjem energije, na primer s povišanjem temperature, lahko skrajšamo, kar pa poveča možnost nastan- ka neželenih stranskih produktov (D, E, …). Reakcijo je včasih mogoče pospešiti na bolj gospodarni in ekološko vzdržni način z dodatkom primerne pomožne snovi, ki jo imenujemo katalizator (kat.). Opis ustreza večini kemijskih reakcij v sintezni organski kemiji, ki jih uporabljamo za pripravo tako imenovanih malih molekul, kot so na pri- mer spojine 1-3 na sliki 2. Nekatere reakcije pa sčasoma postanejo uporabne tudi na dru- gih področjih, na primer pri materialih ter v biologiji in medicini. Kratka zgodovina organske sintezne kemije ali kako smo gradili molekule Organska sintezna kemija ima svoje začet- ke pred približno stopetdesetimi leti in se pospešeno razvija zadnjih šestdeset let. Z razvojem novih sinteznih metod - to je, kemijskih reakcij - se povečujejo naše zmo- žnosti priprave različnih snovi, ki jih upora- bljamo v vsakodnevnem življenju. Napredek sintezne organske kemije je mogoče ponazo- riti s strukturno zapletenostjo treh molekul: acetilsalicilne kisline (aspirina) 1, penicilina V 2 in paclitaxela (taxol) 3, ki so pomemb- no zaznamovale zgodovino kemije in tudi človeštva. Vsaka je bila pripravljena v svo- jem obdobju in je v tistem času pomenila nov korak v razvoju kemije. Leta 1897 je Felixu Hoffmanu uspela sinte- za acetilsalicilne kisline, ki jo poznamo po tržnem imenu aspirin (slika 2b, 1). Čeprav je z današnjega vidika molekula strukturno ze- lo preprosta, je to je za tisti čas predstavljala pomemben dosežek. Približno petdeset let kasneje, v letih od 1941 do 1945, torej med Slika 1: Nobelovi nagrajenci za kemijo za leto 2022 (z leve): Carolyn Ruth Bertozzi, Morten Meldal in Karl Barry Sharpless. Nobelovo nagrado so si razdelili enakovredno, vsak jo je prejel tretjino. Foto: Grace Science Foundation; University of Copenhagen; Scripps Research. Nobelove nagrade za leto 2022 • Ko kemija klikne gov namen pa je bil ugotoviti zaporedje nu- kleotidov oziroma baznih parov haploidnega jedrnega genoma (sekvenciranje DNA) in z označitvijo izbranih mest izdelati referenč- ni »zemljevid« genoma za prihodnje študije. Zaporedje človeškega genoma je bilo obja- vljeno leta 2001 v obliki dveh osnutkov Pro- jekta človeški genom in konkurenčne družbe Celera Genomics, dokončno, po razjasnitvi najbolj zapletenih območij, pa šele lani. Re- ferenčni genom, ki je sedaj na voljo, je te- meljni vir za razumevanje genetike človeške populacije in raziskovanje naše evolucijske preteklosti. Vendar pa odgovor na vprašanje, kako smo povezani z izumrlimi hominini, kot so neandertalci, zahteva mnogo več od sklepanja iz sodobne človeške DNA. Zah- teva izločitev (ekstrakcijo) in sekvenciranje zelo stare DNA iz arheoloških ostankov iz- umrle vrste, kar je bila orjaška naloga, ki se je zdela nedosegljiva. Molekularna filogenetika, ki se je usmeri- la v preučevanje razvoja in medsebojne po- vezanosti človeških vrst, je naletela na dve težavi. Prva težava je bila izredno majhna navzočnost dovolj dobro ohranjenih vzorcev DNA v ostankih kosti oziroma kot sledi v drugem arheološkem materialu, drugo teža- vo pa je predstavljalo onečiščenje starodav- ne DNA s tujo DNA, izvirajočo iz okužb z mikroorganizmi ali iz stika z drugimi organizmi, na primer plenilci, mrhovinarji, drugimi osebki iste vrste, v novejšem času pa tudi iz stika s sodobnimi ljudmi, ki rav- najo z vzorci. Drugi del članka bo objavljen v sledeči številki.