ความก้าวหน้าในการศึกษา DNA โบราณจากซากดึกดำบรรพ์ทำให้เรามีความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับชีวิตของบรรพบุรุษชาวแอฟริกันของเราและการเกิดขึ้นของมนุษย์สมัยใหม่
มนุษย์ทุกคนมีเชื้อสายแอฟริกันร่วมกัน ทำให้ประวัติศาสตร์ของแอฟริกาเป็นประวัติศาสตร์ของทุกคน ยังไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับวิวัฒนาการทางพันธุกรรมของผู้คนที่อาศัยอยู่บนทวีปนี้ในอดีตอันไกลโพ้น
ต้องขอบคุณความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการจัดลำดับจีโนม นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถเปรียบเทียบ DNA ของผู้คนที่ยังมีชีวิตอยู่ในปัจจุบันกับ DNA ที่สกัดจากโครงกระดูกที่เก่าแก่มาก ทำให้เราได้ภาพรวมของชีวิตในแอฟริกาเมื่อหลายพันปีก่อน
ในด้านพันธุศาสตร์มนุษย์ เรื่องราวของแม่อีฟเป็นเรื่องที่คุ้นเคย อธิบายว่ามนุษย์ที่มีชีวิตอยู่ทั้งหมดสืบเชื้อสายมาจาก ผู้หญิงคนหนึ่งที่อาศัยอยู่ในแอฟริกาเมื่อ 200,000 ถึง 300,000 ปีก่อนได้อย่างไร
หลักฐานมาจากการศึกษาดีเอ็นเอของไมโตคอนเดรีย (mtDNA) ซึ่งเป็นส่วนของสารพันธุกรรมที่พบในเซลล์ของมนุษย์ เหนือสิ่งอื่นใด มันอนุญาตให้ศึกษาความสัมพันธ์ในประชากร เนื่องจากมีเพียงมารดาเท่านั้นที่ถ่ายทอดมันลง มันเผยให้เห็นแนววิวัฒนาการโดยตรงระหว่างบุคคลที่มีชีวิตอยู่ทุกวันนี้กับบรรพบุรุษของผู้หญิงที่อยู่ห่างไกลที่สุดของพวกเขา
ไมโตคอนเดรียอีฟ
แต่เช่นเดียวกับเรื่องราวธรรมดาๆ ส่วนใหญ่ เรื่องราวของไมโตคอนเดรียอีฟนั้นไม่ถูกต้องและไม่ครบถ้วนสมบูรณ์ ขณะที่นักวิทยาศาสตร์เห็นพ้องกันว่ารุ่งอรุณของมนุษย์เกิดขึ้นจริงในแอฟริกา อีฟคงเป็นหนึ่งในมนุษย์เพศหญิงจำนวนมากที่มีชีวิตอยู่ในเวลานั้น และเธอคงไม่ใช่คนแรก
น่าเสียดาย ความจริงก็คือ mtDNA ให้ข้อมูลเชิงลึกที่จำกัดแก่เราเกี่ยวกับไทม์ไลน์หรือรูปแบบของการแพร่กระจายและการกระจายของประชากร
นักชีววิทยาระดับโมเลกุล ดร. Mateja Hajdinjak อธิบายถึงความสำคัญของช่องว่างความรู้นี้ ‘ประวัติศาสตร์ประชากรแอฟริกันได้หล่อหลอมโลกที่เราทุกคนอาศัยอยู่ ดังนั้นจนกว่าเราจะสามารถสร้างเหตุการณ์จากอดีตของแอฟริกาย้อนหลังไปได้หลายพันปี เราไม่สามารถเข้าใจได้อย่างถ่องแท้ว่ามนุษย์สมัยใหม่เกิดขึ้นได้อย่างไร’
Dr Hajdinjak เป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกใน โครงการ ORIGINซึ่งเป็นโครงการวิจัยที่ได้รับทุนสนับสนุนจากสหภาพยุโรป ซึ่งตั้งอยู่ที่สถาบัน Francis Crick ในลอนดอน สหราชอาณาจักร ซึ่งกำลังวิเคราะห์ดีเอ็นเอจากซากศพมนุษย์ที่พบในแหล่งโบราณคดีในแอฟริกา
เป้าหมายของ ORIGIN คือการสร้างประวัติศาสตร์ของแอฟริกาขึ้นใหม่โดยใช้การวิเคราะห์ดีเอ็นเอโบราณ
ข้อมูลที่ได้จากตัวอย่างดีเอ็นเอเหล่านี้กำลังได้รับการศึกษาควบคู่ไปกับการค้นพบของนักโบราณคดี นักบรรพชีวินวิทยา และภัณฑารักษ์ของพิพิธภัณฑ์ของโครงการ
สารสกัดจากดีเอ็นเอ
Dr Hajdinjak เป็นหนึ่งในนักวิจัยจำนวนมากขึ้นที่ทำงานอย่างหนักเพื่อเติมช่องว่างทางประวัติศาสตร์โดยก้าวไปไกลกว่าการวิเคราะห์ mtDNA เพื่อใช้เทคนิคล่าสุดในการจัดลำดับจีโนมทั้งหมด ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถเปรียบเทียบ DNA ของผู้คนในปัจจุบันกับ DNA ที่สกัดจากโครงกระดูกที่เก่าแก่มากได้
‘คำถามพื้นฐานประการหนึ่งของเราคือ เราจะใช้ DNA โบราณเพื่อสร้างการอพยพของประชากรในอดีตภายในแอฟริกาและระหว่างแอฟริกากับส่วนอื่น ๆ ของโลกได้อย่างไร’ ดร.ฮัจดินจักร์กล่าว
เธอเสริมว่าไม่ค่อยมีใครรู้จักเกี่ยวกับภูมิทัศน์จีโนมที่ผ่านมาในแอฟริกา เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมส่วนใหญ่เกิดขึ้นในทวีปนี้เมื่อบางกลุ่มเปลี่ยนจากวิถีชีวิตของนักล่าและรวบรวมมาเป็นเกษตรกรเมื่อ 3,000 ถึง 7,000 ปีก่อน
‘เมื่อเปรียบเทียบจีโนมในอดีต เราจะเห็นได้ว่ากลุ่มมนุษย์ต่างๆ เชื่อมโยงถึงกันอย่างไร และการอพยพเกิดขึ้นในช่วงเวลาต่างๆ ในประวัติศาสตร์อย่างไร การย้ายถิ่นทำให้ผู้คนสามารถผสมและขยายพันธุ์กับกลุ่มใหม่ๆ ซึ่งเปลี่ยนแปลงชีววิทยาของมนุษย์เมื่อเวลาผ่านไป’
หลายคนรู้ประวัติศาสตร์ยุโรปโบราณแล้วด้วยเทคนิคการหาลำดับสมัยใหม่ แต่การศึกษาดีเอ็นเอโบราณของกลุ่มตัวอย่างแอฟริกันกลับล้าหลัง เหตุผลก็คือ DNA จะเสื่อมโทรมตามกาลเวลา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพอากาศที่ร้อนและชื้นในแอฟริกา
การเพิ่มประสิทธิภาพของจีโนม
อย่างไรก็ตาม ด้วยเครื่องมือเสริมสมรรถนะจีโนมล้ำสมัยที่ช่วยให้ DNA จากเศษกระดูกหรือฟันที่เล็กที่สุดถูกสกัดออกมาแล้วขยายออก นักวิทยาศาสตร์ก็เริ่มมีความก้าวหน้าที่ดีในการจัดลำดับ DNA โบราณจากแอฟริกาด้วย
โดยการศึกษาข้อมูลในลักษณะนี้ นักวิจัยกำลังเริ่มสร้างเหตุการณ์จากอดีตอันไกลโพ้น และตรวจสอบความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นระหว่างประชากรแอฟริกันที่แตกต่างกัน
เป้าหมายของ ORIGIN ไม่ได้เป็นเพียงเพื่อตอบสนองความอยากรู้อยากเห็นตามธรรมชาติของเราว่าเรามาจากไหน แต่ยังรวมไปถึงการคลี่คลายไทม์ไลน์ของวิวัฒนาการทางพันธุกรรมของเรา และใช้ข้อมูลนี้เพื่อคาดการณ์ว่าเราจะพัฒนาไปสู่อนาคตอย่างไร
การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมบางอย่างจะเป็นประโยชน์ต่อบรรพบุรุษชาวแอฟริกันของเราในทันที และจะคงอยู่ต่อไปในแหล่งรวมของยีนมาจนถึงทุกวันนี้ หลายพันปีหลังจากที่พวกมันเกิดขึ้นครั้งแรก ตัวอย่างที่สำคัญคือ ความคงอยู่ ของแลคเต ส – ความสามารถในการย่อยนมจนโต
นมและผลิตภัณฑ์จากนมเป็นแหล่งพลังงานที่มีค่า แต่สถานะบรรพบุรุษเริ่มต้นคือการแพ้แลคโตส สำหรับผู้ใหญ่ที่อาศัยอยู่ในชุมชนเกษตรกรรมในแอฟริกาตอนต้น ความสามารถในการแปลงนมจากฝูงเป็นกลูโคสอาจทำให้พวกเขาได้เปรียบเชิงวิวัฒนาการเหนือเพื่อนบ้านที่แพ้แลคโตส
การกลายพันธุ์ของเซลล์เคียว
อีกตัวแปรทางพันธุกรรมที่จะช่วยเพิ่มการอยู่รอดของมนุษย์เมื่อเกิดขึ้นครั้งแรกคือการกลายพันธุ์ของเซลล์รูปเคียว ตัวแปรทางพันธุกรรมนี้ให้ระดับการป้องกันโรคมาลาเรีย
อย่างไรก็ตาม การกลายพันธุ์นี้เป็นเหมือนดาบสองคม เนื่องจากเป็นสาเหตุของโรคเคียว ซึ่งเป็นภาวะที่ร้ายแรงและตลอดชีวิตที่แพร่หลายในส่วนต่างๆ ของแอฟริกามาจนถึงทุกวันนี้
ดร.ปอนทัส สโกกลุนด์ หัวหน้าโครงการ ORIGIN กล่าวว่า “สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือต้องสร้างใหม่ว่าการกลายพันธุ์ของเซลล์รูปเคียวปรากฏขึ้นและแพร่กระจายอย่างไร”
“ด้วยการทำความเข้าใจว่าการกลายพันธุ์เกิดขึ้นเมื่อใดและการแพร่กระจายอย่างไร เราสามารถเข้าใจได้ดีขึ้นว่ามนุษย์ตอบสนองต่อความท้าทายด้านวิวัฒนาการอย่างไร” สโกกลันด์กล่าว
การผสมพันธุ์
นักวิจัยที่เกี่ยวข้องกับ โครงการ AfricanNeo ที่ได้รับการสนับสนุนจากสหภาพยุโรป รู้สึกทึ่งกับการทำฟาร์มในยุคแรกๆ ในแอฟริกา พวกเขากำลังเปรียบเทียบตัวอย่าง DNA โบราณกับ DNA ร่วมสมัยเพื่อปรับความเข้าใจของพวกเขาเมื่อประชากรแอฟริกันเริ่มอพยพข้ามทวีป
การย้ายถิ่นเหล่านี้มีผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อการผสมผสานทางพันธุกรรมของกลุ่ม แต่นักวิจัยพบว่า ‘การขยาย’ นี้เป็นชุดของเหตุการณ์ที่ซับซ้อนซึ่งไม่สามารถห่อหุ้มไว้ในคำบรรยายสไตล์อีฟของไมโตคอนเดรียที่ประณีตได้
“การขยายตัวไม่สม่ำเสมอทั่วทั้งทวีป” รองศาสตราจารย์ Carina Schlebusch กล่าว เธอเป็นนักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการที่มหาวิทยาลัยอุปซอลาในสวีเดน และเป็นผู้ตรวจสอบหลักของโครงการ
‘กลุ่มผู้รวบรวมพรานบางกลุ่มถูกแทนที่โดยชาวนา’ เธอกล่าว โดยอ้างถึงความเป็นไปได้ที่ความขัดแย้งจะเกิดขึ้นระหว่างประชากรที่ต้องการครอบครองที่ดินเดียวกัน และชาวนาจะมีความได้เปรียบในการแข่งขันเหนือกลุ่มนักล่า ‘กลุ่มอื่นมีปฏิสัมพันธ์และแลกเปลี่ยนยีนและกลุ่มอื่น ๆ ยังคงโดดเดี่ยวนานกว่าที่คุณคาดไว้’
เป็นที่ชัดเจนว่าเหตุใดเราทุกคนจึงควรใส่ใจเกี่ยวกับเหตุการณ์ที่ซับซ้อนเหล่านี้จากอดีตอันไกลโพ้นของแอฟริกา ตามที่ดร. Schlebusch กล่าว
“ประวัติศาสตร์มักจะซ้ำรอย” เธอกล่าว ‘เหตุการณ์การอพยพในอดีตเหล่านี้อาจมีบทบาทในการประพฤติตัวของเราในอนาคต ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศหมายความว่ามีแนวโน้มที่จะมีความกดดันมากขึ้นต่อผู้ถูกบังคับให้ออกจากบ้าน มีโอกาสที่จะเกิดความขัดแย้งกันมากขึ้นระหว่างประชากรและชนกลุ่มน้อยบางกลุ่มจะถูกแทนที่’
‘ยิ่งเราเรียนรู้เกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของเรามากเท่าไหร่’ เธอกล่าว ‘ยิ่งเราสามารถคาดเดาได้ว่าสิ่งต่างๆ จะออกมาเป็นอย่างไรในอนาคต’
งานวิจัยในบทความนี้ได้รับทุนจาก European Research Council และ Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) และตีพิมพ์ครั้งแรกในนิตยสารHorizonซึ่งเป็นนิตยสาร EU Research and Innovation
ข้อมูลเพิ่มเติม
ตามลิงค์ด้านล่างสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม
