Profesor Aida Andres dan Harrison Ostridge (keduanya UCL Biosciences) menjelaskan studi mereka yang melibatkan pengumpulan sampel feses dari ratusan simpanse liar di 17 negara Afrika sebagai bagian dari program Pan Afrika: The Cultured Sornzee.
Simpanse adalah kerabat terdekat manusia, berbagi lebih dari 98% dari DNA kami. Mereka terancam punah, dengan kurang dari 250.000 tersisa dan penurunan tahunan antara 1,5% dan 6%. Hal ini disebabkan oleh penghancuran habitat, perburuan dan penyakit menular, di antara ancaman lainnya.
Memahami bagaimana simpanse telah beradaptasi untuk bertahan hidup di alam liar dapat menjelaskan pertanyaan -pertanyaan kunci dalam biologi dan evolusi manusia. Itu juga dapat menginformasikan konservasi mereka. Namun, kita tahu sedikit tentang adaptasi genetik pada simpanse, karena mendapatkan sampel DNA berkualitas tinggi dari individu liar sangat menantang.
Kami berusaha mengatasi kesenjangan pengetahuan ini dengan mengumpulkan sampel tinja dari ratusan simpanse liar di 17 negara Afrika sebagai bagian dari program Pan Afrika: simpanse berbudaya. Ini adalah konsorsium ilmuwan internasional termasuk ahli genetika, ahli primatologi dan ahli ekologi.
Mendapatkan cukup DNA berkualitas baik dari sampel feses sulit dan tidak pernah dilakukan pada skala ini untuk simpanse. Namun, menggunakan teknik mutakhir, kami mengatasi tantangan ini.
Kami menemukan bukti bahwa populasi yang berbeda telah mengembangkan perbedaan genetik untuk beradaptasi dengan habitat lokal mereka. Secara khusus, populasi yang tinggal di hutan memiliki adaptasi dalam gen yang terkait dengan penyakit menular. Ini termasuk gen yang sama yang terlibat dalam resistensi dan adaptasi terhadap malaria pada manusia.
Bukti adaptasi genetik lokal yang diidentifikasi di sini memiliki implikasi penting untuk konservasi simpanse, dan, berpotensi, pemahaman kita tentang evolusi dan kedokteran manusia. Secara lebih umum, karya ini menunjukkan bagaimana sampel tinja dapat digunakan untuk menyelidiki adaptasi lokal. Ini membuka pintu bagi penelitian di masa depan untuk menjelaskan adaptasi pada populasi liar dan terancam punah.
Habitat simpanse
Simpanse hidup di 2,6 juta km² Afrika Barat, Tengah dan Timur. Mereka menjangkau berbagai habitat, dari hutan lebat hingga terbuka-savannah. Habitat yang berbeda menghadirkan tantangan unik untuk kelangsungan hidup simpanse. Hutan memiliki curah hujan yang tinggi secara konsisten dan suhu yang stabil sepanjang tahun, tetapi mereka juga memiliki kelimpahan dan keragaman mikroorganisme penyebab penyakit. Sebaliknya, Woodland-Savannah di tepi kisaran geografis simpanse lebih musiman, dengan musim kemarau ditandai dengan suhu tinggi dan lebih sedikit makanan dan air.
Simpanse telah mengembangkan adaptasi perilaku ke habitat yang berbeda ini. Misalnya, beberapa populasi di Woodland-Savannahs Shelter di gua-gua, mandi di air dan lebih aktif di malam hari untuk menghindari panas berlebih. Namun, sampai penelitian ini, tidak diketahui apakah perubahan genetik juga membantu simpanse beradaptasi dengan habitat lokal mereka. Fenomena ini dikenal sebagai adaptasi lokal.
Sampel DNA
Menjawab pertanyaan ini mensyaratkan mendapatkan DNA dari simpanse liar. Tetapi mengumpulkan sumber -sumber DNA tradisional, seperti sampel darah, bukanlah suatu pilihan karena melesat atau menjebak individu liar terlalu mengganggu. Ini membatasi studi populasi liar dari banyak spesies yang terancam punah.
Satu-satunya pilihan adalah sampel “non-invasif”, seperti feses. Sampel -sampel ini sulit untuk dikerjakan karena DNA feses terdegradasi dan terkontaminasi oleh DNA dari bakteri, bahan makanan dan lingkungan. Namun, kemajuan teknologi baru-baru ini sekarang memungkinkan DNA berkualitas baik yang cukup diperoleh dari mereka.
Menggunakan sampel tinja yang dikumpulkan sebagai bagian dari program Pan Afrika: simpanse yang dikultur, kami menghasilkan data genetik untuk 828 simpanse dari 52 lokasi yang mencakup keempat subspesies simpanse. Ini memungkinkan kami untuk melakukan studi terbesar adaptasi lokal pada mamalia yang terancam punah hingga saat ini.
Adaptasi genetik dengan kondisi lokal
Dengan membandingkan DNA populasi simpanse yang berbeda, kami mengidentifikasi varian genetik yang jauh lebih sering di lokasi tertentu daripada yang lain. Ini kemungkinan karena mereka membantu individu untuk bertahan dari kondisi lokal tertentu. Pola ini menunjukkan bahwa perbedaan genetik membantu menjelaskan bagaimana simpanse mendiami berbagai habitat.
Kami menemukan bukti adaptasi dengan Woodland-Savannah, tetapi sulit untuk menunjukkan dengan tepat apa adaptasi ini.
Namun, di hutan, kami menemukan bukti yang jelas untuk evolusi adaptasi genetik terhadap penyakit menular. Ini kemungkinan karena prevalensi penyakit menular yang lebih tinggi di habitat ini. Ini meniru pola adaptasi genetik yang diamati sebelumnya pada populasi manusia yang hidup di hutan yang sama ini.
Menariknya, beberapa bukti terkuat adaptasi pada simpanse ditemukan pada gen yang terlibat dalam adaptasi terhadap malaria pada manusia: Pipa Dan . Pipa mengkodekan protein yang digunakan parasit malaria untuk memasuki sel darah. adalah gen yang bertanggung jawab untuk anemia sel sabit pada manusia. Ini menunjukkan bahwa baik simpanse dan manusia telah secara mandiri mengembangkan adaptasi serupa dalam menanggapi penyakit yang sama.
Parasit malaria yang menginfeksi simpanse liar terkait erat Plasmodium falciparumyang bertanggung jawab atas 90% kematian malaria pada manusia. Fakta bahwa gen yang sama memiliki tanda tangan adaptasi pada simpanse dan manusia menunjukkan bahwa mungkin hanya ada beberapa cara di mana host dapat beradaptasi dengan parasit. Oleh karena itu, mempelajari simpanse liar dapat meningkatkan pemahaman kita tentang penyakit ini pada manusia.
Hasil ini juga memiliki implikasi untuk konservasi simpanse. Secara khusus, mereka menunjukkan bahwa malaria mungkin atau mungkin merupakan tekanan selektif yang kuat untuk simpanse yang tinggal di hutan. Selain itu, adanya perbedaan genetik penting antara populasi simpanse menunjukkan bahwa mereka tidak dapat dipertukarkan. Sebaliknya, pergeseran ekologis yang didorong oleh perubahan iklim cenderung memiliki efek yang berbeda pada populasi yang berbeda.
Pekerjaan lebih lanjut
Pekerjaan di masa depan diperlukan untuk menunjukkan bahwa varian genetik yang diidentifikasi dalam penelitian ini benar -benar protektif terhadap malaria. Juga, bahwa mereka adaptif di habitat tertentu di mana kami menemukannya pada frekuensi tinggi yang luar biasa.
Mempelajari lebih banyak populasi Woodland-Savannah dapat meningkatkan kekuatan kita untuk menafsirkan adaptasi ke habitat seperti itu. Memahami adaptasi ini dapat memberikan petunjuk tentang bagaimana leluhur kita sendiri beradaptasi dengan habitat serupa jutaan tahun yang lalu ketika mereka pindah dari hutan ke hutan-Savannah. Ini dianggap sebagai langkah kunci dalam evolusi manusia.
Pekerjaan kami adalah bagian dari upaya internasional yang berkelanjutan untuk memperdalam pemahaman kami tentang evolusi kerabat terdekat kami, termasuk pekerjaan Program Pan Afrika: Simpanse berbudaya dan Proyek Science Community-science Chimp & See.
- University College London, Gower Street, London, WC1E 6BT (0) 20 7679 2000
