Antropologowie od dawna są przekonani, że zmiany w kształcie czaszki człowieka na przestrzeni czasu zachodziły niezależnie od siebie, ale nowe wyniki badań przeprowadzonych przez międzynarodowy zespół naukowców pokazują, że jednak mogło być inaczej.

Po przeanalizowaniu unikalnej kolekcji 390 czaszek przechowywanych w słynnej kostnicy kościoła katolickiego w Hallstatt w Austrii, zespół złożony z naukowców z Hiszpanii, Szwecji, USA i Wlk. Brytanii, odkrył, że zmiany uznawane dotąd za powstałe w wyniku odrębnych zdarzeń ewolucyjnych mogą być w rzeczywistości powiązane ze sobą. To oznacza, że czaszka jest faktycznie wysoce zintegrowanym elementem, a zmiana w jednej części jest powiązana ze zmianą w kilku innych.

"Odkryliśmy, że zmiany genetyczne czaszki są wysoce zintegrowane, a zatem jeżeli w toku selekcji nastąpi zmiana w jednej części, to spowoduje ona wystąpienie reakcji, polegającej na zmianach w pozostałych częściach czaszki" - stwierdza dr Chris Klingenberg, jeden z autorów raportu z badań z Uniwersytetu w Manchesterze, Wlk. Brytania.

Czaszki, które zostały udekorowane zgodnie z miejscową tradycją, stanowią część kolekcji ponad 700 egzemplarzy szczątków kostnych. Szczątki zostały pomalowane w kwiatki, liście i krzyże, a na większości czaszek na czole namalowano nazwisko zmarłego. Naukowcy powiązali krzyżowo nazwiska widniejące na czaszkach z lokalnymi księgami urodzin, zgonów i ślubów, aby zrekonstruować powiązania genealogiczne populacji Hallstatt aż od XVII w. Dzięki temu mogli szacunkowo ocenić wpływ genów na kształt czaszki.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Evolution zespół wyjaśnia, jak determinowana genetycznie morfologiczna integracja ukierunkowuje ewolucję kształtu czaszki człowieka.

"W tym scenariuszu ewolucyjnym czym innym byłaby zmiana jednego elementu bez jednoczesnej zmiany pozostałych" - wyjaśnia jeden z autorów raportu z badań, Miguel Hernández z Uniwersytetu w Barcelonie, Hiszpania. Dodaje: "Tradycyjnie eksperci badają, w jaki sposób selekcja wpływa na konkretną cechę. W praktyce jednak różne cechy są ze sobą wzajemnie powiązane. Kluczową koncepcją jest integracja morfologiczna: jeżeli zmieniamy jeden z elementów kształtu czaszki, cała struktura również ulega zmianie, a preferowane są jedynie te zmiany, które są zgodne ze wzorcem morfologicznym."

Zespół przeanalizował kształt czaszki człowieka za pomocą geometrycznych, morfometrycznych i ilościowych metod genetycznych, wykorzystując trójwymiarowe współrzędne 29 anatomicznych "punktów orientacyjnych", aby stworzyć morfologiczne mapy i przeprowadzić symulację różnych scenariuszy, w których wybierane są rozmaite, kluczowe cechy w toku procesu ewolucyjnego współczesnego człowieka. Współautorka raportu z badań, Neus Martínez-Abadías, również z Uniwersytet w Barcelonie, zauważa: "Jednym z najbardziej innowacyjnych aspektów badań jest wykorzystanie metodologii, która umożliwia nam analizowanie budowy czaszki jako całości i ilościowe określenie wpływu integracji morfologicznej. To oznacza, że nie musimy badać każdej cechy oddzielnie, tak jakby ewolucja była procesem rozproszonym."

Autorka raportu, Mireia Esparza, również z Uniwersytetu w Barcelonie, wskazuje, że przeprowadzone badania stanowią wsparcie dla argumentów za zmianą myślenia o scenariuszach ewolucyjnych współczesnego człowieka: "Ewolucja funkcjonuje jak zintegrowany proces, a poszczególne cechy nigdy nie ewoluują niezależnie. W przypadku czaszki zmiany ewolucyjne zbiegły się w taki właśnie wzorzec morfologiczny. A zatem nie wolno nam stosować uproszczeń i badać w izolacji reakcji pojedynczej cechy na selekcję, bowiem istnieje prawdopodobieństwo, że prócz pozostawania pod wpływem danego czynnika selekcyjnego jest ona również ograniczana przez czynniki wpływające na inne części czaszki."

Referencje dokumentu: Martaínez-Abadías, N. et al. (2011) Pervasive genetic integration directs the evolution of human skull shape. Evolution DOI: 10.1111/j.1558-5646.2011.01496.x

Źródło: CORDIS, UE