Manusia Purba Denisovan Menurunkan Sistem Kekebalan Orang Papua

Perjumpaan manusia purba Denisovan dengan nenek moyang manusia modern Homo Sapiens perkawinan menurunkan tanda pada sifat kekebalan orang Papua modern.

Pengurutan genom penelitian yang dilakukan pada orang-orang yang tinggal di Pulau New Guinea menunjukkan hal itu.

"Ini adalah penemuan baru yang kami uraikan dalam penelitian yang dipublikasikan di PLoS Genetics hari ini," tulis Dosen Senior Genetika Manusia, The University of Melbourne Irene Gallego Romero dan Peneliti pasca-doktoral, The University of Melbourne, Davide Vespasiani.

Manusia adalah satu-satunya spesies hidup dari genus Homo. Pada 50.000 tahun yang lalu, nenek moyang manusia hidup berdampingan dan terkadang berinteraksi dengan banyak kelompok Homo lainnya di seluruh dunia.

Sebagian besar dari Denisovan hanya diketahui dari sisa-sisa arkeologis yang jarang, yang menawarkan kilasan menggiurkan dari sepupu evolusioner manusia. Berkat kemajuan teknologi, para ilmuwan telah mengambil DNA dari fosil dan mengurutkannya.

"Hasilnya, kita sekarang memiliki urutan genom lengkap dari hominin kuno yang paling terkenal, Neanderthal, dan kelompok yang jauh lebih sulit dipahami, Denisovans," tulis keduanya di laman The Conversation.

Meskipun banyak fosil Neanderthal telah digali di seluruh Eropa sejak pertama kali diidentifikasi pada tahun 1860-an, jumlah fosil Denisovan diperoleh sangat sedikit. Urutan genom yang diketahui berasal dari tulang terkecil dari jari kelingking.

Tulang Denisovan tersebut berasal dari sisa-sisa seorang gadis remaja berusia 60.000 tahun dari sebuah gua di Siberia. Hal ini menjadi satu dari sedikit fosil Denisovan terbesar yang diketahui hingga saat ini. Urutan genom ini telah mengubah cara berpikir tentang kerabat manusia yang telah punah.

Pertama, mereka dengan cepat menunjukkan bahwa ketika manusia purba berkembang di luar Afrika, mereka melakukan hubungan seks dan anak-anak dengan populasi lain ini. Jejak genom mereka bertahan pada individu yang hidup hari ini, ditransmisikan melintasi ratusan generasi.

Dalam kasus Neanderthal, jejak ini ada pada semua individu keturunan non-Afrika saat ini. Dalam kasus Denisovans, peneliti menemukan jejak kecil genom mereka pada orang-orang dari seluruh Asia terutama di Papua Nugini, dan di negara kepulauan di Asia Tenggara. Sebesar 4-5 persen genom mereka dari berasal dari nenek moyang itu.

Tantangan sebenarnya adalah untuk menemukan konsekuensi biologis dari DNA ini bagi orang-orang yang membawanya. "Pertanyaan penelitian khusus kami adalah untuk menunjukkan dengan tepat proses molekuler yang mungkin dipengaruhi oleh keberadaannya," kata mereka.

Studi DNA Neanderthal telah menunjukkan bahwa varian genetik yang diwariskan darinya dapat mengubah tingkat di mana beberapa gen manusia diekspresikan. Spesies manusia purba yang telah punah di misalnya berkontribusi pada sistem kekebalan manusia.

Salah satunya kekebalan yang diwariskan dari Neanderthal adalah perbedaan dalam cara orang merespons infeksi Covid-19, dan variasi warna kulit dan rambut. Namun untuk Denisovan tidak pernah jelas apakah DNA-nya meninggalkan tren serupa pada manusia modern.

Pada 2019, sebuah penelitian mengungkapkan koordinat genom di mana DNA Denisovan dapat ditemukan dalam genom individu Papua. Mereka adalah penduduk asli Papua New Guinea yang hidup hari ini.

"Hal ini membuat kami mulai melihat ke wilayah ini, untuk memahami proses seluler dan biologis yang mungkin dipengaruhi oleh DNA Denisovan. Kami mengambil pendekatan hibrida untuk pertanyaan ini, membuat prediksi komputasi terlebih dahulu, dan menindaklanjuti dengan eksperimen berbasis laboratorium untuk memvalidasi temuan kami," ujar Gallego Romero dan Vespasiani.

Selain itu, peneliti memanfaatkan DNA Neanderthal yang diketahui pada orang-orang ini untuk menyoroti kontribusi khusus Denisovan. Hal ini memberi mereka pemahaman yang lebih terintegrasi tentang bagaimana pertemuan dengan kerabat ini meninggalkan potensi konsekuensi biologis dan evolusioner pada manusia modern.

Kontribusi Denisovan

Mereka memperhatikan bahwa pada orang Papua, varian genetik Denisovan dan Neanderthal kadang-kadang muncul di dalam bagian genom yang bertanggung jawab untuk memodulasi tingkat ekspresi gen terdekat. Namun, hanya varian Denisovan yang diprediksi secara konsisten terjadi dan mempengaruhi elemen yang mengendalikan tingkat ekspresi gen terkait kekebalan.

Jadi, sumber DNA yang berbeda ini mungkin berkontribusi pada keragaman genetik dan fenotipik orang Papua dengan cara yang berbeda. Untuk memvalidasi prediksi kedua peneliti merancang eksperimen yang membandingkan lima sekuens Denisovan dengan rekan manusia modern, dan menguji kemampuan mereka untuk benar-benar memengaruhi tingkat ekspresi gen di dalam jenis sel kekebalan tertentu yang dikenal sebagai limfosit.

Dalam dua dari lima kasus, varian Denisovan memang memiliki dampak yang sangat berbeda pada tingkat ekspresi gen daripada rekan manusia modern mereka. Dan mereka memengaruhi gen yang dikenal sebagai pemain penting dalam respons terhadap mikroba menular, termasuk virus.

Fakta bahwa Denisovans, tampaknya telah berkontribusi pada sistem kekebalan orang Papua saat ini, juga memberi tahu sesuatu tentang orang-orang kuno ini. Meskipun sedikit yang bisa diketahui tentang seberapa luas penduduk Denisovans Asia hidup, ini menunjukkan bahwa sistem kekebalan mereka berubah untuk beradaptasi dengan penyakit menular di lingkungan mereka.

Ketika manusia pindah 60.000 tahun yang lalu, potongan-potongan DNA ini kemungkinan besar berkontribusi pada keberhasilan manusia dalam menetap di bagian dunia ini. Sementara penelitian ini adalah yang pertama menjelaskan kontribusi DNA Denisovan dalam keragaman genetik manusia modern.

Oleh karenanya menurut Gallego Romero dan Vespasiani, penelitiannya masih menyisakan beberapa pertanyaan menarik untuk dijawab. Salah satunya adalah secara khusus, tidak jelas apakah kontribusi keseluruhan varian genetik Denisovan dan Neanderthal secara konsisten berbeda satu sama lain.

"Penting juga untuk dicatat bahwa kami menguji varian genetik dalam sel kekebalan dalam kondisi istirahat. Ini berarti varian genetik yang sama atau yang lain mungkin memiliki efek yang berbeda di lingkungan ini akan menjadi pertanyaan penting untuk penelitian di masa depan," papanya. hay

Metode Genomik Berhasil Memprediksi Anatomi Wajah Denisovan

Saat ini orang dengan mudan membayangkan wajah seorang Neanderthal, dengan dahinya yang rendah, alisnya yang seperti kumbang, dan hidungnya yang besar. Namun hingga saat ini, para ilmuwan pun hanya bisa menebak ciri-ciri Denisovans yang juga sama-sama telah punah.

Sebuah cara yang baru-baru ini dikembangkan untuk mendapatkan petunjuk tentang anatomi dari genom kuno. Hal ini memungkinkan para peneliti mengumpulkan gabungan kasar dari seorang gadis muda yang tinggal di Gua Denisova di Siberia di Rusia 75.000 tahun yang lalu. Goa itu kemudian menjadi nama dari spesies manusia purba itu.

Kelingking ditambah tiga gigi menjadi satu-satunya fosil untuk mendapatkan gambaran tentang Denisovans yang semuanya berasal dari Gua Denisova. Selain itu rahang bawah yang baru-baru ini diidentifikasi dari Gua Karst Baishiya Tiongkok menjadi petunjuk lain.

Kemudian pada 2014, para peneliti memperkenalkan metode baru berdasarkan epigenetik - seperangkat kenop molekuler yang dapat menaikkan atau menurunkan ekspresi gen untuk menganalisis regulasi gen pada hominin yang telah lama punah. Salah satu tombol tersebut adalah modifikasi kimia yang disebut metilasi, yang membungkam ekspresi gen.

Dalam DNA termetilasi, satu nukleotida, sitosin, terdegradasi selama ribuan tahun menjadi produk akhir yang berbeda dari biasanya. Dengan melacak degradasi itu dalam genom kuno, para ilmuwan dapat membuat "peta" metilasi.

Liran Carmel dan David Gokhman, ahli genetika di Hebrew University of Jerusalem, dan rekan mereka menerapkan metode ini pada DNA di kelingking gadis itu dari Gua Denisova. Mereka membandingkan peta metilasi gadis itu dengan peta serupa dari manusia modern, Neanderthal, dan simpanse, berfokus pada area di mana tingkat metilasi berbeda lebih dari 50 persen.

Untuk mengetahui bagaimana pola metilasi unik Denisovans mungkin memengaruhi fitur fisik mereka, para peneliti berkonsultasi dengan database Human Phenotype Ontology dari gen yang diketahui menyebabkan perubahan anatomi spesifik pada manusia modern ketika mereka hilang atau cacat. Karena gen termetilasi "dimatikan," mereka mungkin memiliki efek yang sebanding dengan gen dalam database, memungkinkan peneliti untuk menyimpulkan anatomi Denisovan.

Metode ini tidak dapat memberikan ukuran tubuh yang tepat. "Kita dapat mengatakan [Denisovans memiliki] jari yang lebih panjang [daripada manusia modern misalnya], tetapi kita tidak dapat mengatakan 2 milimeter lebih panjang," jelas Carmel dikutip dari laman Science.Org.

Secara total, para peneliti menemukan 56 fitur anatomi Denisovan yang mungkin berbeda dari manusia atau Neanderthal, 34 di antaranya di tengkorak. Seperti yang diharapkan, gadis Denisovan terlihat sangat mirip dengan Neanderthal, dengan tengkorak datar yang sama, rahang bawah yang menonjol, dan dahi miring, para peneliti melaporkan minggu ini di Cell.

Namun, Denisovans juga memiliki perbedaan utama. Wajah yang direkonstruksi lebih lebar daripada manusia modern atau Neanderthal, dan lengkungan gigi di sepanjang tulang rahang lebih panjang. Tes model dilakukan saat editor Cell meninjau makalah tersebut.

Tim lain menyimpulkan berdasarkan protein purba di tulang rahang Baishiya bahwa itu milik seorang Denisovan. Carmel dan rekannya dengan bersemangat mencocokkan model Denisovan mereka dengan yang asli, dan menemukan kecocokan yang dekat.

Tulang rahang lebih lebar daripada manusia atau Neanderthal, dan ada petunjuk bahwa itu menonjol seperti pada Neanderthal tetapi lebih dari pada manusia modern. "Itu hampir sesuai dengan prediksi kami, yang sangat bagus untuk kami," kata Carmel.

Prediksi tim juga cocok dengan fragmen tengkorak dari Xuchang, Tiongkok, yang menurut beberapa orang adalah milik Denisovan. Dengan demikian metode tersebut dapat menjadi tambahan dalam membantu mengidentifikasi spesimen Denisovan.

Karena studi saat ini didasarkan pada satu individu dan tekniknya hanya mengembalikan pengukuran relatif, para peneliti mengingatkan bahwa ini adalah cerminan yang tidak sempurna dari penampilan spesies tersebut. "Hanya lebih banyak fosil Denisovan yang dapat mengkonfirmasi apakah potret ini akurat," kata seorang ahli bioinformatika di Universitas Kopenhagen Gabriel Renaud.

"Jika Anda menemukan satu fosil Homo sapiens dan itu adalah pemain bola basket NBA, Anda mungkin menyimpulkan bahwa Homo sapiens tingginya 7 kaki," katanya. "Ini pendekatan yang menarik, tetapi kami tidak dapat memverifikasi prediksi sampai beberapa kerangka Denisovan ditemukan," imbuhnya. hay