Eva mitocondrială sau “Eva genetică” este strămoşul matern al omului modern, al tuturor oamenilor care trăiesc astăzi, potrivit unei teorii îndrăzneţe – Teoria endosimbiotică a mitocondriilor – lansată în 1987 şi care continuă să suscite interesul oamenilor de ştiinţă.
“Eva mitocondrială” şi “Adam cromozomul Y”, deşi fac referire, în mod simbolic, la mitul biblic, sunt două concepte care vizează mecanisme genetice complexe, abordate dintr-o altă perspectivă decât cea traditională abia în ultimele decenii. Cercetări ştiinţifice recente arată că ADN-ul mitocondrial se transmite doar pe linie maternă (bărbaţii sunt purtători de gene mitocondriale, dar nu le transmit) şi există în fiecare fiinţă umană, care trăieşte astăzi pe Terra. Existenţa sa este demonstrată, spun biologii, de faptul că există o linie unică de mitocondrii în celulele tuturor oamenilor.
Conform modelelor matematice la care s-a apelat în astfel de studii, Eva mitocondrială, adică “cel mai recent stămoș matrilinear comun”, aşa cum este numit de specialişti, ar fi trăit în urmă cu aproximativ 150 000 de ani, în Africa de Est (teritoriu pe care astăzi se află Etiopia, Kenya, Tanzania). La o astfel de concluzie au ajuns simultan două echipe de cercetători, de la două universităţi americane – Universitatea Berkeley şi Universitatea Emory (California).
Faptul că suntem descendenţii unei singure femei – Eva mitocondrială – nu înseamnă că, la vremea aceea îndepărtată, exista o singură femeie, ci că, într-un anumit moment, s-a transmis un singur set de gene. Cauzele acestei situaţii sunt explicate, la rândul lor, prin mai multe teorii. Una este cea a “gâtuirii genetice”, care ar fi creat condiţiile pentru apariţia acestei “mame”, un studiu din anii 1990 arătând că, în urmă cu circa 70 000 de ani, numărul oamenilor de pe Pământ era de aproximativ 15 000, adică foarte puţini.
Alte teorii fac referire la diverse catastrofe naturale (erupţii vulcanice, impactul cu asteroizi, schimbări climatice drastice etc.), perioade în care au supravieţuit mai mulţi bărbaţi şi un număr mic de femei, care să transmită moştenirea lor genetică.
Se estimează că ar fi vorba, de fapt, de circa 5000 de “Eve fondatoare”, ADN-ul lor mitocondrial fiind singurul care a ajuns până la populaţia de azi. Toate celelalte linii genetice, numeroase, desigur, s-au stins la un moment sau altul, din cauze diverse.
Marek Kimmel, coordonatorul unei echipe de cercetători de la Universitatea Rice, din Huston, SUA, afirma, într-un interviu, că este important să se ţină seama, în astfel de cercetări, de caracterul aleatoriu al populaţiei, de procesele de creştere şi dispariţie a acesteia, fenomene pe care modelele clasice şi deterministe aplicate la datarea ADN-ului le-au ignorat de cele mai multe ori.
Ce sunt mitocondriile?
Mitocondriile sunt considerate ca fiind “uzina de energie” a organismului, unicul generator de energie din celulele noastre, căci de acestea depind ultimele etape ale ciclului respirator. Sunt organite celulare, adică nişte structuri specializate din citoplasma celulară, vizibile numai la microscopul electronic, pentru că sunt de dimensiuni foarte mici, au un diametru de 0,75 – 3 microni (pentru comparaţie, firul de păr are un diametru de 100 microni). Pot fi comparate cu nişte “baterii” responsabile cu producerea, stocarea şi distribuirea energiei necesare celulei.
O caracteristică remarcabilă a mitocondriilor este că posedă propriul ADN – ADN-ul mitocondrial, independent de ADN-ul celular (care provine atât din ADN-ul matern, cât şi din cel patern), altfel spus, fiecare mitocondrie posedă propriul patrimoniu genetic. Mai mult, fără mitocondrii, nicio celulă nu ar putea funcţiona, iar viaţa nu ar fi posibilă.
ADN-ul mitocondrial este transmis, de la o generaţie la alta, exclusiv pe linie maternă, iar pe baza aceastei forme particulare de moştenire a genomului mitocondrial a fost posibil să se realizeze arborele genealogic al diferitelor rase umane.
ADN-ul mitocondrial nu respectă legile mendeliene ale eredităţii, ci pe cele ale moştenirii citoplasmatice. În procesul fecundaţiei, spematozoidul abandonează flagelul (filamentul mobil protoplasmatic, servind ca organ de locomoţie), cel care conţine toate mitocondriile sale, embrionul care ia naştere conţinând numai mitocondriile din ovulul mamei. Astfel, celulele moştenesc singura lor sursă de energie din mitocondriile materne.
De mitocondrii se leagă şi una dintre explicaţiile fenomenului de îmbătrânire, mutaţiile ADN-ului mitocondrial putând determina alterări ale ratei de sinteză a proteinelor mitocondriale şi, prin urmare, diminuări ale producţiei de energie în celule.
Strămoşul comun pe linie maternă, Eva mitocondrială, şi Adam cu cromozomul Y – originea omului modern
În descifrarea istoriei speciei umane, două aspecte ale genomului uman (totalitatea particularităților ereditare) sunt luate ca repere: ADN-ul mitrocondrial şi cromozomul Y, singurele care nu sunt recombinate prin mecanismele evolutive care explică diversitatea fiecărei noi generaţii.
Dacă Eva mitocondrială, care a trăit în urmă cu 150 000 de ani, este strămoşul matern al omului modern din punct de vedere anatomic, toţi bărbaţii din zilele noastre au moştenit cromozomul Y de la “Adam cu cromozomul Y”, care, probabil, a trăit în urmă cu 60 000 – 90 000 de ani în urmă, pe continentul african.
Deşi numit şi el după personajul biblic, nu înseamnă că, la vremea sa, a fost singurul bărbat în viaţă, ci că a fost singurul care a creat o linie neîntreruptă de indivizi de sex masculin până astăzi.
Studiile asupra ADN-ului mitrocondrial, coroborate cu alte dovezi genetice şi paleontologice au dus la concluzia, în mare parte acceptată de lumea ştiinţifică, a originii africane a oamenilor moderni – “recent single origin hypothesis” (ipoteza originii unice recente), numită şi “Teoria “Out of Africa” (aluzie la titlul filmului american al lui Sydney Pollack, ecranizare după cartea “Ferma africană”, a scriitoarei daneze Karen Blixen) sau Modelul “Arca lui Noe”.
Potrivit acestei teorii, Homo sapiens arhaic a evoluat către omul modern doar în Africa, în urmă cu 100 000 – 200 000 de ani, iar acum aproximativ 60 000 o ramură a acestei populaţii, în care ar fi existat un număr mai mare de bărbaţi, decât de femei, ar fi părăsit Africa, îndreptându-se spre Orientul Apropiat, iar de aici s-ar fi răspândit spre Asia de Sud. Mai târziu, în urmă cu circa 40 000 de ani, alt grup de Homo sapiens ar fi ajuns în Australia, loc în care nu a trăit niciodată Homo erectus (hominid preistoric, precursor al omului modern). Europa a fost populată, în urmă cu 40 000 de ani, de Omul de Cro-Magnon (Homo sapiens fossilis), care trăia în comunităţi de 15-30 de indivizi, locuia în peşteri şi este primul care a creat aşezări.
Multe echipe de cercetători au confirmat o astfel de teorie care indică faptul că genomul uman se caracterizează printr-o remarcabilă omogenitate a ADN-ului mitocondrial, care indică existenţa unei Eve genetice. Acest aspect este confirmat şi de descoperirea recentă a unor fosile de Homo sapiens în Africa subsahariană (Homo sapiens idaltu), populaţie care ar fi migrat prin Orientul Apropiat, răspândindu-se apoi pe toate continentele.
Există şi alte teorii legate de evoluţia şi răspândirea speciei umane, diferite de Teoria “Out of Africa”, cum ar fi cea a originii multiregionale. Dintr-o astfel de perspectivă, de exemplu, un studiu recent susţine că fondul genetic al omului modern ar avea la bază încrucişări între Omul de Neanderthal şi omul modern (Homo sapiens sapiens) care trăia în Europa. Ipoteza multiregională, care susţine că evoluţia speciei umane din Homo erectus s-a făcut în cadrul unei populaţii unice, cu răspândire mondială, este contrazisă însă de Teoria Evei mitocondriale.
Eva mitocondrială, Teoria catastrofei Toba şi efectul “gâtului de sticlă”
Faptul că oamenii de astăzi se trag din Eva mitocondrială, care a trăit în urmă cu 150 000 de ani şi “Adam cu cromozomul Y”, care a trăit în urmă cu 60 000 – 90 000 de ani, este explicat şi prin Teoria catastrofei Toba, care a generat un efect al “gâtului de sticlă” – teorie lansată în 1998, de către cercetătorul american Stanley H. Ambrose, de la o universitate din Illinois. Cercetările sale l-au condus la ideea că o erupţie vulcanică extrem de puternică ar fi avut loc în urmă cu 60 000 – 70 000 de ani, în Insula Sumatra, Indonezia, determinând schimbări climatice majore şi punând în pericol vegetaţia, speciile de animale şi specia umană de pe glob, aceasta din urmă reducându-se (“ştrangulându-se”) drastic la circa 10 000 de oameni, poate chiar mai puţin.
Efectul “gâtului de sticlă”/al “ştrangulării”/efectul de “gâtuire genetică” spune că diminuarea populaţiei, la un moment dat, duce la creşterea omogenităţii genetice. Aşa se întâmplă şi în cazul “efectului fondator”, care apare când un grup mic de populaţie se separă reproductiv de restul populaţiei. Diminuându-se variabilitatea genetică, noua populaţie poate fi complet diferită faţă de populaţia-mamă.
Efectul fondator în serie apare când liniile genetice concurente dispar sau în cazul populaţiilor care migrează pe lungi distanţe, diferenţele genetice tinzând să crească proporţional cu distanţa, aşa cum s-a întâmplat cu migraţia “Out of Africa”.
Dincolo de o teorie sau alta, esenţial este ca ADN-ul mitocondrial, transmis exclusiv pe linie maternă, conţine 37 de gene, responsabile de sinteza a 22 de tipuri de ARN de transfer, a două tipuri de ARN ribozomial şi a 13 proteine membranare, cu rol în realizarea lanţului respirator, toate esenţiale pentru viaţă. Ţine, de asemenea, de miracolul vieţii, faptul că mitocondriile, aceste organite citoplasmatice din structura celulei, apărute prin endosimbioza (“cooperarea” între două organisme vii) dintre o celulă procariotă, simplă, fără nucleu, şi una eucariotă, cu nucleu bine diferenţiat, au devenit, ulterior, indispensabile unor procese fundamentale din organismul uman, făcând posibilă, printre altele, analiza descendenţei noastre pe linie maternă.
În 2013, s-a analizat (secvenţiat), cu aparatură de inaltă performanţă, cel mai vechi ADN uman, de către o echipă de specialişti germani, spanioli şi chinezi, coordonată de geneticianul Svante Paabo, de la Institutul de Antropologie din Leipzig, Germania. Este vorba de un ADN mitocondrial, prelevat de pe un femur aparţinând genului Homo, descoperit în grota “Sima de los Huessos”, din Spania, rezultatele relevând , în mod neaşteptat, legătura genetică cu misteriosul Om Denisova, care a trăit cu peste 400 000 de ani în urmă, osemintele acestuia fiind descoperite abia în 2010, în Munţii Altai, în Siberia. Toate acestea arată că piesele de puzzle ale istoriei speciei căreia îi aparţinem se reaşază permanent.
