Kencan ketika nenek moyang kita berpisah dari Neanderthal dan kerabat lainnya telah lama menjadi teka-teki, namun kemajuan DNA membuat perjalanan evolusioner kita lebih jelas.
Antropolog dan ahli genetika punya masalah. Dan semakin jauh waktu mereka melihat, semakin besar masalahnya.
Selama beberapa tahun terakhir, telah ada dua metode genetika utama untuk mencapai perbedaan evolusioner - ketika nenek moyang kita berpisah dari Neanderthal, simpanse, dan kerabat lainnya. Masalahnya, hasil dari metode ini berbeda hampir dua kali lipat.
Dengan satu perkiraan, manusia modern berpisah dari Neanderthal sekitar 300.000 tahun yang lalu. Di sisi lain, perpecahan itu mendekati 600.000 tahun yang lalu. Demikian juga, manusia modern dan simpanse mungkin telah menyimpang sekitar 6,5 atau 13 juta tahun yang lalu.
Bingung dengan ketidaksepakatan liar ini, periset dengan keahlian beragam telah mempelajarinya dari berbagai sudut. Penemuan gabungan mereka, yang baru-baru ini ditinjau di sini dan di sini, telah menjelaskan bagaimana perbedaan genetik terakumulasi dari waktu ke waktu dan memiliki metode pendataan genetik yang canggih.
Dan jika Anda dalam ketegangan, ya, mereka juga telah menyematkan peristiwa penting dalam garis waktu evolusioner kita. Semua orang yang hidup saat ini tampaknya saling berbagi leluhur satu sama lain lebih dari 200.000 tahun yang lalu dan dengan Neanderthal antara 765.000-550.000 tahun yang lalu.
Kencan dengan jam molekuler
Kembali ke masa lalu dan Anda akan menemukan populasi Homo sapiens yang merupakan nenek moyang setiap orang yang hidup hari ini. Kembali lagi dan garis keturunan kita bertemu dengan Neanderthal, lalu simpanse, dan akhirnya semua primata, mamalia, dan kehidupan.
Untuk saat ini pemecahan evolusi ini, ahli genetika mengandalkan jam molekuler - gagasan bahwa mutasi genetik menumpuk pada tingkat yang stabil dari waktu ke waktu. Secara khusus, ini menyangkut mutasi yang menjadi substitusi netral, atau perubahan yang abadi pada huruf kode genetik yang tidak mempengaruhi kemungkinan organisme bertahan dan bereproduksi.
Jika mutasi semacam itu terjadi seperti jam, maka menghitung waktu sejak dua organisme bersama nenek moyang bersama harus semudah membagi jumlah perbedaan genetik di antara mereka dengan tingkat mutasi - cara yang sama untuk membagi jarak dengan kecepatan memberi Anda waktu tempuh.
Tapi Anda perlu tahu tarifnya.
Selama beberapa dekade, antropolog menggunakan kalibrasi fosil untuk menghasilkan tingkat filogenetik yang disebut (filogeni adalah pohon yang menunjukkan hubungan evolusioner). Mereka mengambil usia geologis fosil dari titik cabang evolusioner dan menghitung seberapa cepat mutasi muncul bersamaan dengan garis keturunan yang dihasilkan.
Misalnya, fosil paling awal di cabang manusia setelah perpecahan kita dengan simpanse diidentifikasi oleh fakta bahwa mereka tampaknya berjalan dengan dua kaki; bipedalisme adalah perbedaan nyata pertama yang membedakan garis keturunan hominin evolusi kita dari simpanse. Fosil ini berusia 7-6 juta tahun, dan oleh karena itu pemisahan manusia simpan ikan harus berada di sekitar usia tersebut. Membagi jumlah perbedaan genetik antara simpanse hidup dan manusia sebesar 6,5 juta tahun memberikan tingkat mutasi.
Dengan cara ini, tingkat mutasi adalah 0,000000001 (atau 1x10-9) mutasi per pasangan dasar DNA per tahun. Diterapkan pada genom dengan 6 miliar pasang basa, itu berarti, selama jutaan tahun simpanse dan evolusi manusia, rata-rata ada enam perubahan pada huruf kode genetik per tahun.
Angka ini bisa digunakan untuk mengabadikan peristiwa evolusi yang tidak terlihat dari fosil, seperti penyebaran manusia modern dari Afrika.
Tapi kencan genetik berantakan pada tahun 2010, ketika perbaikan sekuensing DNA memungkinkan peneliti untuk menentukan jumlah perbedaan genetik antara orang tua dan anak-anak mereka. Dikenal sebagai analisis silsilah, ini memberikan pengukuran tingkat mutasi mutakhir yang lebih langsung dalam satu generasi, dan bukan rata-rata selama jutaan tahun.
Analisis silsilah menghitung 60-beberapa mutasi setiap generasi; yang mengubah tingkat perkiraan kira-kira setengah dari perkiraan filogenetik - yang berarti kejadian evolusioner akan menjadi dua kali lebih tua.
Jam molekuler yang tidak menentu
Mengatasi ketidaksepakatan ini mendorong periset untuk menilai kembali dan merevisi asumsi awal mereka: Seberapa akuratkah mereka menghitung jumlah perbedaan antara genom orang tua dan anak-anak? Apakah fosil ditugaskan ke cabang pohon evolusi yang benar? Dan yang terpenting, seberapa konstan jam molekul?
Ternyata di antara primata, jam molekul bervariasi secara signifikan oleh jenis spesies, jenis kelamin, dan mutasi. Sebuah studi baru-baru ini menemukan bahwa monyet Dunia Baru (yaitu monyet Amerika seperti marmoset dan monyet tupai) memiliki tingkat substitusi sekitar 64% lebih tinggi daripada kera (termasuk manusia). Dalam kera, tingkat sekitar 7% lebih tinggi pada gorila dan 2% lebih tinggi pada simpanse, dibandingkan dengan manusia.
Tetapi bahkan di antara manusia, tingkat mutasi berbeda, terutama antara jenis kelamin dengan usia. Seiring bertambahnya usia ayah, mereka mendapatkan sekitar satu mutasi tambahan per tahun dalam DNA yang bisa mereka berikan kepada anak-anak. Ibu, di sisi lain, mengumpulkan lebih sedikit mutasi setiap tahun.
Perbedaan jenis dan jenis kelamin ini masuk akal bila Anda mempertimbangkan bagaimana mutasi terbentuk. Sebagian besar mutasi yang diwariskan terjadi dari kesalahan saat DNA menyalin dirinya sendiri ke dalam germinal, atau sel yang mengarah ke telur dan sperma. Berapa kali DNA germline harus disalin sendiri tergantung pada variabel perkembangan dan reproduksi termasuk usia saat pubertas, usia saat reproduksi, dan proses produksi sperma.
Ciri-ciri ini bervariasi di antara primata sekarang, dan pastinya bervariasi dari evolusi primata. Misalnya, generasi rata-rata adalah enam tahun untuk monyet Dunia Baru, 19 tahun untuk gorila, 25 tahun untuk simpanse, dan 29 tahun untuk manusia.
Dan mutasi ekstra itu seiring bertambahnya usia ayah? Sperma diproduksi terus menerus setelah pubertas, sehingga sperma yang dibuat di kemudian hari adalah hasil dari lebih banyak putaran replikasi dan peluang DNA untuk kesalahan replikasi. Sebaliknya, stok telur ibu terbentuk pada saat lahir. Kenaikan kecil dengan usia ibu bisa jadi karena mutasi dari kerusakan DNA, bukan kesalahan replikasi.
Cara maju untuk berkencan mundur
Sekarang jelas bahwa satu tingkat mutasi tidak dapat menentukan tanggal untuk semua perbedaan yang relevan dengan evolusi manusia. Namun, peneliti dapat mengamankan garis waktu untuk peristiwa evolusioner penting dengan menggabungkan metode baru penanggalan genetik dengan fosil dan usia geologis.
Metode komputasi yang inovatif telah memasukkan variabel reproduksi ke dalam perhitungan. Dengan memperhitungkan usia reproduksi pada kedua jenis kelamin, usia pubertas laki-laki, dan tingkat produksi sperma, periset memperkirakan waktu split yang sesuai dengan catatan fosil.
Pendekatan baru lainnya telah menganalisis mutasi yang terutama terlepas dari replikasi DNA. Tampaknya beberapa kelas mutasi tertentu, yang terkait dengan kerusakan DNA, berperilaku lebih mirip jam.
Dan beberapa peneliti memusatkan perhatian pada DNA purba. Membandingkan fosil manusia dari 50.000 tahun terakhir hingga manusia saat ini, menunjukkan tingkat mutasi yang sesuai dengan analisis silsilah.
Sedikitnya satu pemecahan evolusi disematkan di tahun 2016, setelah DNA purba diambil dari fosil hominin berusia 430.000 tahun dari Sima de los Huesos, Spanyol. Hominins Sima tampak seperti anggota awal garis keturunan Neanderthal berdasarkan kesamaan morfologi. Hipotesis ini sesuai dengan waktu perpecahan antara Neanderthal dan manusia modern berdasarkan analisis silsilah (765.000-550.000 tahun yang lalu), namun tidak sesuai dengan perkiraan filogenetik (383.000-275.000 tahun yang lalu).
Darimana hominin Sima termasuk di pohon keluarga kita? Apakah mereka nenek moyang Neanderthal dan manusia modern, hanya Neanderthal, atau tidak?
DNA menjawab ini secara definitif. Hominins Sima termasuk dalam cabang Neanderthal setelah dipecah dengan manusia modern. Selain itu, hasilnya memberikan titik waktu yang tegas di pohon keluarga kami, menunjukkan bahwa tingkat silsilah bekerja untuk periode evolusi manusia ini.
Neanderthal dan manusia modern kemungkinan menyimpang antara 765.000-550.000 tahun yang lalu. Perpecahan evolusioner lainnya segera dapat diklarifikasi, berkat kemajuan yang ditimbulkan oleh debat tingkat mutasi. Suatu saat nanti, ketika Anda melihat simpanse, Anda mungkin bisa memberi hormat pada nenek buyut Anda yang hebat dan agung, dengan jumlah "hebat" yang benar.
Terima kasih kepada Priya Moorjani dan David Pilbeam atas masukan mereka pada artikel ini. [Artikel Guardian]
Editor & alih bahasa: Malik
Selama beberapa tahun terakhir, telah ada dua metode genetika utama untuk mencapai perbedaan evolusioner - ketika nenek moyang kita berpisah dari Neanderthal, simpanse, dan kerabat lainnya. Masalahnya, hasil dari metode ini berbeda hampir dua kali lipat.
Dengan satu perkiraan, manusia modern berpisah dari Neanderthal sekitar 300.000 tahun yang lalu. Di sisi lain, perpecahan itu mendekati 600.000 tahun yang lalu. Demikian juga, manusia modern dan simpanse mungkin telah menyimpang sekitar 6,5 atau 13 juta tahun yang lalu.
Bingung dengan ketidaksepakatan liar ini, periset dengan keahlian beragam telah mempelajarinya dari berbagai sudut. Penemuan gabungan mereka, yang baru-baru ini ditinjau di sini dan di sini, telah menjelaskan bagaimana perbedaan genetik terakumulasi dari waktu ke waktu dan memiliki metode pendataan genetik yang canggih.
 |
| Hubungan evolusioner primata. Foto: Bridget Alex |
Kencan dengan jam molekuler
Kembali ke masa lalu dan Anda akan menemukan populasi Homo sapiens yang merupakan nenek moyang setiap orang yang hidup hari ini. Kembali lagi dan garis keturunan kita bertemu dengan Neanderthal, lalu simpanse, dan akhirnya semua primata, mamalia, dan kehidupan.
Untuk saat ini pemecahan evolusi ini, ahli genetika mengandalkan jam molekuler - gagasan bahwa mutasi genetik menumpuk pada tingkat yang stabil dari waktu ke waktu. Secara khusus, ini menyangkut mutasi yang menjadi substitusi netral, atau perubahan yang abadi pada huruf kode genetik yang tidak mempengaruhi kemungkinan organisme bertahan dan bereproduksi.
 |
| Menghitung tanggal pembagian simpanse manusia. Foto: Bridget Alex |
Tapi Anda perlu tahu tarifnya.
Selama beberapa dekade, antropolog menggunakan kalibrasi fosil untuk menghasilkan tingkat filogenetik yang disebut (filogeni adalah pohon yang menunjukkan hubungan evolusioner). Mereka mengambil usia geologis fosil dari titik cabang evolusioner dan menghitung seberapa cepat mutasi muncul bersamaan dengan garis keturunan yang dihasilkan.
Misalnya, fosil paling awal di cabang manusia setelah perpecahan kita dengan simpanse diidentifikasi oleh fakta bahwa mereka tampaknya berjalan dengan dua kaki; bipedalisme adalah perbedaan nyata pertama yang membedakan garis keturunan hominin evolusi kita dari simpanse. Fosil ini berusia 7-6 juta tahun, dan oleh karena itu pemisahan manusia simpan ikan harus berada di sekitar usia tersebut. Membagi jumlah perbedaan genetik antara simpanse hidup dan manusia sebesar 6,5 juta tahun memberikan tingkat mutasi.
Dengan cara ini, tingkat mutasi adalah 0,000000001 (atau 1x10-9) mutasi per pasangan dasar DNA per tahun. Diterapkan pada genom dengan 6 miliar pasang basa, itu berarti, selama jutaan tahun simpanse dan evolusi manusia, rata-rata ada enam perubahan pada huruf kode genetik per tahun.
Angka ini bisa digunakan untuk mengabadikan peristiwa evolusi yang tidak terlihat dari fosil, seperti penyebaran manusia modern dari Afrika.
Tapi kencan genetik berantakan pada tahun 2010, ketika perbaikan sekuensing DNA memungkinkan peneliti untuk menentukan jumlah perbedaan genetik antara orang tua dan anak-anak mereka. Dikenal sebagai analisis silsilah, ini memberikan pengukuran tingkat mutasi mutakhir yang lebih langsung dalam satu generasi, dan bukan rata-rata selama jutaan tahun.
Analisis silsilah menghitung 60-beberapa mutasi setiap generasi; yang mengubah tingkat perkiraan kira-kira setengah dari perkiraan filogenetik - yang berarti kejadian evolusioner akan menjadi dua kali lebih tua.
Jam molekuler yang tidak menentu
Mengatasi ketidaksepakatan ini mendorong periset untuk menilai kembali dan merevisi asumsi awal mereka: Seberapa akuratkah mereka menghitung jumlah perbedaan antara genom orang tua dan anak-anak? Apakah fosil ditugaskan ke cabang pohon evolusi yang benar? Dan yang terpenting, seberapa konstan jam molekul?
Ternyata di antara primata, jam molekul bervariasi secara signifikan oleh jenis spesies, jenis kelamin, dan mutasi. Sebuah studi baru-baru ini menemukan bahwa monyet Dunia Baru (yaitu monyet Amerika seperti marmoset dan monyet tupai) memiliki tingkat substitusi sekitar 64% lebih tinggi daripada kera (termasuk manusia). Dalam kera, tingkat sekitar 7% lebih tinggi pada gorila dan 2% lebih tinggi pada simpanse, dibandingkan dengan manusia.
Tetapi bahkan di antara manusia, tingkat mutasi berbeda, terutama antara jenis kelamin dengan usia. Seiring bertambahnya usia ayah, mereka mendapatkan sekitar satu mutasi tambahan per tahun dalam DNA yang bisa mereka berikan kepada anak-anak. Ibu, di sisi lain, mengumpulkan lebih sedikit mutasi setiap tahun.
Perbedaan jenis dan jenis kelamin ini masuk akal bila Anda mempertimbangkan bagaimana mutasi terbentuk. Sebagian besar mutasi yang diwariskan terjadi dari kesalahan saat DNA menyalin dirinya sendiri ke dalam germinal, atau sel yang mengarah ke telur dan sperma. Berapa kali DNA germline harus disalin sendiri tergantung pada variabel perkembangan dan reproduksi termasuk usia saat pubertas, usia saat reproduksi, dan proses produksi sperma.
Ciri-ciri ini bervariasi di antara primata sekarang, dan pastinya bervariasi dari evolusi primata. Misalnya, generasi rata-rata adalah enam tahun untuk monyet Dunia Baru, 19 tahun untuk gorila, 25 tahun untuk simpanse, dan 29 tahun untuk manusia.
Dan mutasi ekstra itu seiring bertambahnya usia ayah? Sperma diproduksi terus menerus setelah pubertas, sehingga sperma yang dibuat di kemudian hari adalah hasil dari lebih banyak putaran replikasi dan peluang DNA untuk kesalahan replikasi. Sebaliknya, stok telur ibu terbentuk pada saat lahir. Kenaikan kecil dengan usia ibu bisa jadi karena mutasi dari kerusakan DNA, bukan kesalahan replikasi.
Cara maju untuk berkencan mundur
Sekarang jelas bahwa satu tingkat mutasi tidak dapat menentukan tanggal untuk semua perbedaan yang relevan dengan evolusi manusia. Namun, peneliti dapat mengamankan garis waktu untuk peristiwa evolusioner penting dengan menggabungkan metode baru penanggalan genetik dengan fosil dan usia geologis.
Metode komputasi yang inovatif telah memasukkan variabel reproduksi ke dalam perhitungan. Dengan memperhitungkan usia reproduksi pada kedua jenis kelamin, usia pubertas laki-laki, dan tingkat produksi sperma, periset memperkirakan waktu split yang sesuai dengan catatan fosil.
Pendekatan baru lainnya telah menganalisis mutasi yang terutama terlepas dari replikasi DNA. Tampaknya beberapa kelas mutasi tertentu, yang terkait dengan kerusakan DNA, berperilaku lebih mirip jam.
Dan beberapa peneliti memusatkan perhatian pada DNA purba. Membandingkan fosil manusia dari 50.000 tahun terakhir hingga manusia saat ini, menunjukkan tingkat mutasi yang sesuai dengan analisis silsilah.
Sedikitnya satu pemecahan evolusi disematkan di tahun 2016, setelah DNA purba diambil dari fosil hominin berusia 430.000 tahun dari Sima de los Huesos, Spanyol. Hominins Sima tampak seperti anggota awal garis keturunan Neanderthal berdasarkan kesamaan morfologi. Hipotesis ini sesuai dengan waktu perpecahan antara Neanderthal dan manusia modern berdasarkan analisis silsilah (765.000-550.000 tahun yang lalu), namun tidak sesuai dengan perkiraan filogenetik (383.000-275.000 tahun yang lalu).
Darimana hominin Sima termasuk di pohon keluarga kita? Apakah mereka nenek moyang Neanderthal dan manusia modern, hanya Neanderthal, atau tidak?
DNA menjawab ini secara definitif. Hominins Sima termasuk dalam cabang Neanderthal setelah dipecah dengan manusia modern. Selain itu, hasilnya memberikan titik waktu yang tegas di pohon keluarga kami, menunjukkan bahwa tingkat silsilah bekerja untuk periode evolusi manusia ini.
Neanderthal dan manusia modern kemungkinan menyimpang antara 765.000-550.000 tahun yang lalu. Perpecahan evolusioner lainnya segera dapat diklarifikasi, berkat kemajuan yang ditimbulkan oleh debat tingkat mutasi. Suatu saat nanti, ketika Anda melihat simpanse, Anda mungkin bisa memberi hormat pada nenek buyut Anda yang hebat dan agung, dengan jumlah "hebat" yang benar.
Terima kasih kepada Priya Moorjani dan David Pilbeam atas masukan mereka pada artikel ini. [Artikel Guardian]
Editor & alih bahasa: Malik
No comments:
Post a Comment