DNA Denisovan kuno dapat meningkatkan risiko manusia modern terkena gangguan kesehatan mental seperti depresi

Manusia modern kawin dengan Denisovan di Asia, memberi mereka adaptasi genetik untuk mengatur seng yang membantu manusia beradaptasi dengan iklim dingin, suatu sifat yang tersebar luas di antara populasi non-Afrika saat ini. Adaptasi ini, meskipun bermanfaat untuk adaptasi dingin, juga dapat mempengaruhi individu terhadap berbagai gangguan psikologis.

Penelitian tersebut menunjukkan bahwa varian genetik yang diamati, yang mempengaruhi regulasi seng, dapat menunjukkan keuntungan evolusioner dalam adaptasi nenek moyang kita terhadap suhu dingin.

Sekitar 60.000 tahun yang lalu, manusia modern memulai migrasi keluar Afrika, sebuah migrasi yang sering disebut sebagai peristiwa “Keluar Afrika”. Setibanya di Asia, manusia ini bertemu dengan Denisovan. Pertemuan ini kemungkinan besar akan menimbulkan percampuran konflik dan kerja sama, namun juga hibridisasi yang berbeda. Faktanya, bahkan saat ini manusia modern masih mempertahankan varian genetik asal Denisovan dalam genom kita, yang membuktikan interaksi awal tersebut.

Kini, tim yang dipimpin oleh Institute of Evolutionary Biology (IBE), pusat gabungan dari Spanish National Research Council (CSIC), Pompeu Fabra University (UPF), dan Department of Medicine and Life Sciences (MELIS) ​​​​di UPF , telah sampai pada suatu kesimpulan. Mengidentifikasi salah satu jejak paling luas dari warisan genetik spesies Denisovan yang telah punah pada manusia modern. Tim yang terdiri dari Elena Bosch, peneliti utama di IBE, dan Rubén Vicente, peneliti utama di MELIS-UPF, menemukan bahwa adaptasi genetik ini membantu kelompok leluhur Yang bijaksana Untuk beradaptasi dengan dingin.

Varian yang diamati, yang terlibat dalam regulasi zinc dan berperan dalam metabolisme sel, juga bisa menjadi penyebab yang membuat manusia modern rentan terhadap gangguan kejiwaan seperti depresi atau skizofrenia.

Variasi genetik dalam regulasi zinc mungkin berarti suatu keuntungan evolusioner

Bagaimana adaptasi membentuk variasi genetik saat ini dalam populasi manusia merupakan hal yang menarik dalam genetika evolusioner.

Berangkat dari pertanyaan ini, tim Elena Bosch telah mengidentifikasi varian adaptif di antara kelompok manusia masa kini di wilayah genom kita yang sangat mirip dengan genom kelompok nenek moyang yang telah punah: Denisovan.

Distribusi geografis dari substitusi yang teridentifikasi pada gen SLC30A9 pada populasi manusia saat ini dan kemungkinan skenario pengenalan Denisovan. Nenek moyang SLC30A9 sesuai dengan versi gen pra-crossover antara Denisovan dan Sapiens. Varian SLC30A9 mengacu pada versi yang dibagikan dengan Denisovan. Kredit: Jorge Garcia dan Elena Bosch. Berlisensi di bawah Creative Commons 4.0. Dibuat dalam tata letak peta.

“Melalui analisis genom, kami menemukan bahwa varian genetik yang diamati berasal dari perkawinan silang kita dengan manusia purba di masa lalu, mungkin dengan Denisovan,” kata Anna Rocca-Humbert, salah satu penulis pertama studi tersebut. Tim mengesampingkan warisan Neanderthal karena populasi tersebut tidak mengalami mutasi ini.

“Ternyata perubahan tersebut menguntungkan dan terbukti memberikan keuntungan selektif bagi manusia SLC30A9 “Gen tersebut dipilih dan menjangkau populasi saat ini,” tambah Jorge Garcia Calleja, salah satu penulis pertama studi tersebut.

Laboratorium Genetika Populasi Evolusi, yang dijalankan oleh Bush, ingin mengetahui perubahan apa yang disebabkan oleh keragaman genetik asal Denisovan ini pada tingkat sel. “Kami menemukan bahwa mutasi ini pasti berdampak pada transportasi seng di dalam sel, jadi kami menghubungi tim Vicente,” kenang Elena Bosch, peneliti utama di IBE dan salah satu pemimpin penelitian.

Regulasi seng: kunci adaptasi dingin

“Elena menghubungi saya karena timnya melihat adanya perubahan pada amino kecut Pada pengangkut seng, yang sangat berbeda antara populasi Afrika dan Asia saat ini. Dari sini, kami mulai bertanya pada diri sendiri dan mencari jawaban,” komentar Rubén Vicente. Timnya, dalam kelompok Biofisika Sistem Kekebalan Tubuh di Laboratorium Fisiologi Molekuler, mengambil tantangan teknis untuk mempelajari pergerakan seng di dalam sel.

Ilustrasi bahwa bagian transporter terletak di mitokondria melalui pencitraan mikroskopis STED resolusi super dengan sel HEZ293 yang ditransfeksi dengan transporter seng ZnT9 (hijau). Dalam warna ungu adalah protein mitokondria TOM 20 dan dalam warna putih terlokalisasi pada mitokondria. Kredit: Ruben Vicente.

Seng, elemen penting bagi kesehatan manusia, merupakan pembawa pesan penting yang mengirimkan informasi dari luar ke dalam sel dan antar kompartemen seluler yang berbeda. Defisiensi seng menyebabkan gangguan pertumbuhan, neurologis, dan kekebalan tubuh, meskipun “regulasinya masih kurang dipelajari karena kurangnya alat molekuler untuk memantau aliran seng.”

Laboratorium Vicente menetapkan bahwa varian yang diamati menyebabkan keseimbangan seng baru di dalam sel, sehingga mendorong perubahan metabolisme. Dengan mengubah retikulum endoplasma dan mitokondria dalam sel, perbedaan ini menghasilkan potensi keuntungan metabolik untuk menghadapi iklim yang tidak bersahabat. “Fenotipe yang diamati mengarahkan kita pada pemikiran tentang kemungkinan adaptasi terhadap dingin,” tegas Vicente.

Warisan genetik Denisovan dapat mempengaruhi kesehatan mental penduduk di Eropa dan Asia

Transportasi seng juga terlibat dalam sistem saraf Gairah, dan berperan dalam keseimbangan mental dan kesehatan masyarakat.

Tim peneliti berpendapat bahwa varian pengangkut seng ini, yang diekspresikan di seluruh jaringan tubuh, dikaitkan dengan kerentanan yang lebih besar terhadap penderitaan beberapa penyakit psikologis. Ini termasuk anoreksia nervosa, gangguan hiperaktif, Gangguan spektrum autismeGangguan bipolar, depresi, gangguan obsesif-kompulsif, dan skizofrenia.

“Di masa depan, memperluas penelitian ini dengan memasukkan model hewan dapat menjelaskan kecenderungan menderita penyakit mental,” kata Vicente.

Varian genetik ini telah meninggalkan pengaruh global, kecuali di Afrika

Meskipun varian ini telah muncul di Asia sebagai hasil hibridisasi antara Denisovan dan Yang bijaksanaPenyakit ini juga menyebar ke populasi Eropa dan penduduk asli Amerika. Faktanya, penyakit ini terdapat pada populasi di seluruh dunia, meskipun lebih jarang terjadi pada populasi di Afrika.

Tim berpendapat bahwa adaptasi genetik Denisovan kemungkinan memiliki jangkauan geografis terluas yang pernah ditemukan. “Misalnya alternatif di Ibas1 Gen Denisovan yang diwariskan memungkinkan adaptasi terhadap kehidupan di dataran tinggi, namun hanya ditemukan pada orang Tibet. Namun, dalam kasus kami, dampaknya meluas ke seluruh populasi di luar Afrika.”

Referensi: “Adaptasi genetik manusia terkait homeostasis seng seluler” oleh Ana Roca Humbert, Jorge García Calleja, Marina Vogel González, Alejandro Fierro Villegas, Gerard El Raja, Victor Herrera Fernández, Anja Bošnjak, Gerard Montagne, dan Esteban. Gutierrez, Felix Campillo, Ruben Vicente dan Elena Bosch, 25 September 2023, Genetika PLOS.
doi: 10.1371/journal.pgen.1010950