Svante Paabo: Petunjuk DNA akan Neanderthal dalam diri kita

Apa yang ingin saya bicarakan hari ini adalah hal yang dapat diketahui dari mempelajari genom manusia yang masih hidup dan yang sudah punah. Namun sebelumnya, saya ingin sedikit mengingatkan apa yang telah Anda ketahui: genom kita, materi genetis kita tersimpan dalam hampir semua sel dalam tubuh kita dalam kromosom dalam bentuk DNA, yaitu molekul heliks ganda terkenal ini. Informasi genetis tersusun dalam bentuk urutan dari empat basa yang disingkat A, T, C, dan G. Ada dua informasi -- satu pada masing-masing untaian -- yang penting karena saat sel baru dibentuk, untaian ini terpisah, untaian baru akan dibuat dengan untaian lama sebagai contohnya dalam proses yang hampir sempurna.

Namun tentu saja di alam tidak ada yang benar-benar sempurna, sehingga terkadang ada kesalahan dan huruf yang salah terbuat. Sehingga kita bisa melihat hasil mutasi semacam itu saat membandingkan urutan DNA di antara kita di ruangan ini, sebagai contohnya. Jika saya membandingkan genom saya dan Anda kira-kira ada sekitar 1.200 atau 1.300 huruf yang berbeda. Mutasi ini bertambah kira-kira sebagai fungsi waktu. Sehingga jika kita tambahkan simpanse, kita akan melihat lebih banyak perbedaan. Sekitar 1 dari 100 huruf akan berbeda dengan simpanse.

Lalu jika Anda tertarik pada sejarah dari sepotong DNA atau keseluruhan genom, Anda dapat merekonstruksi sejarahnya dengan perbedaan yang Anda amati. Biasanya kita menggambarkan ide kita tentang hal ini dalam bentuk bagan seperti ini. Pada kasus ini, sangat sederhana. Dua urutan DNA manusia sampai pada nenek moyang yang sama baru-baru ini. Lebih jauh lagi kita punya nenek moyang yang sama dengan simpanse. Karena mutasi ini terjadi kira-kira sebagai fungsi waktu jadi Anda dapat mengubah perbedaan ini untuk memperkirakan waktunya, di mana kedua orang itu, memiliki nenek moyang yang sama sekitar setengah juta tahun yang lalu, dan dengan simpanse, mungkin sekitar lima juta tahun yang lalu.

Lalu apa yang terjadi dalam beberapa tahun terakhir adalah ada teknologi di sekitar kita yang memungkinkan Anda melihat banyak potongan DNA dengan cepat. Sehingga kita dapat menentukan keseluruhan genom manusia dalam hitungan jam. Kita semua sudah pasti memiliki dua genom manusia -- satu dari ibu dan satu dari ayah. Panjang genom itu sekitar 3 miliar huruf. Kita akan menemukan bahwa satu atau dua genom dalam tubuh saya yang akan digunakan memiliki 3 juta perbedaan kira-kira sebanyak itu. Kemudian yang juga mulai dicoba adalah menjelaskan bagaimana perbedaan genetis ini tersebar di seluruh dunia. Jika kita melakukannya kita menemukan ada keragaman genetis dalam jumlah tertentu di Afrika. Jika Anda melihat di luar Afrika, sebenarnya ada lebih sedikit keragaman genetis. Hal ini tentu saja mengejutkan, karena orang yang berada di luar Afrika jumlahnya enam hingga delapan kali lebih banyak. Namun orang di Afrika lebih kaya akan keragaman genetis.

Terlebih lagi, hampir seluruh ragam genetis di luar Afrika memiliki urutan DNA yang sangat dekat dengan yang Anda temukan di Afrika. Namun jika Anda melihat di Afrika ada komponen dari keragaman genetis yang urutannya tidak dekat dengan orang di luar Afrika. Sehingga model untuk menjelaskan hal ini adalah sebagian dari keragaman di Afrika, namun tidak semua telah menyebar dan menghuni seluruh bagian dunia lainnya. Dengan metode untuk memperkirakan waktu perbedaan genetis ini telah membawa kita pada penjelasan bahwa manusia modern -- manusia yang tidak berbeda dengan saya dan Anda berkembang di Afrika baru-baru ini sekitar 100.000 hingga 200.000 tahun yang lalu. Kemudian, di antara 100.000 hingga 50.000 tahun yang lalu, keluar dari Afrika untuk menghuni seluruh dunia.

Jadi saya sering mengatakan bahwa, dari sudut pandang genomika kita semua orang Afrika. Mungkin saat ini kita tinggal di Afrika atau berada di pengasingan. Akibat lainnya dari asal manusia modern ini adalah keragaman genetis pada umumnya tersebar luas di dunia, di banyak tempat, dan keragaman itu cenderung tampak seperti gradien, setidaknya jika dilihat dari atas. Karena ada banyak ragam genetis dengan gradien yang berbeda-beda ini berarti jika kita menentukan urutan DNA -- genom dari satu individu -- kita dapat memperkirakan dengan tepat dari mana orang itu berasal, dengan syarat ayah-ibu atau kakek-neneknya tidak banyak berpindah tempat.

Namun hal ini tidak berarti, seperti yang cenderung dipikirkan orang, bahwa ada perbedaan genetis yang besar antara sekelompok orang -- di benua yang berbeda, contohnya. Kita juga dapat mulai bertanya demikian. Sebagai contoh, inilah proyek yang sedang berjalan untuk mengurutkan DNA dari 1.000 individu -- genomnya -- dari berbagai belahan dunia. Mereka mengurutkan 185 orang Afrika dari dua populasi di Afrika. Pengurutan DNA orang yang jumlahnya kira-kira sama di Eropa dan Cina. Kami dapat mulai menentukan seberapa banyak perbedaannya, berapa banyak huruf yang berbeda pada setidaknya salah satu urutan individu tersebut. Ternyata ada banyak: 38 juta lokasi berbeda.

Namun kita dapat bertanya: Apakah ada perbedaan mutlak antara orang Afrika dan non-Afrika? Mungkin banyak dari kita memperkirakan ada perbedaan besar. Dan perbedaan mutlak -- maksud saya perbedaan di mana genom orang-orang Afrika berada pada lokasi tertentu, di mana semua individu -- 100 persen -- memiliki 1 huruf yang sama, dan semua di luar Afrika memiliki huruf yang lain. Jawabannya adalah di antara jutaan perbedaan itu tidak ada satupun perbedaan mutlak. Ini mungkin mengejutkan. Mungkin satu individu dikelompokkan ke tempat yang salah. Jadi kami sedikit memperlonggar syaratnya yaitu: Pada berapa posisi kita menemukan di mana 95 persen orang Afrika memiliki satu huruf tertentu. 95 persen memiliki huruf lainnya. dan angkanya adalah 12.

Jadi ini sangat mengejutkan. Ini berarti saat kita melihat pada seseorang melihat seseorang dari Afrika dan seseorang dari Eropa atau Asia, kita tidak dapat memperkirakan satupun dari genom apa yang dibawa orang itu dengan ketepatan 100 persen. Hanya pada 12 lokasi kita dapat berharap tebakan kita 95 persen benar. Ini mungkin mengejutkan karena tentu saja kita dapat melihat pada orang-orang ini dan dengan mudah mengatakan dari mana asal nenek moyang mereka. Jadi hal ini berarti dalam sifat yang kita lihat dan dapat langsung dilihat -- raut wajah, warna kulit, bentuk rambut -- tidak ditentukan oleh gen tunggal dengan efek yang besar, namun ditentukan oleh banyak keragaman genetis berbeda dengan frekuensi yang tampaknya berbeda di antara berbagai belahan dunia.

Ada hal lain tentang sifat itu yang dapat dengan mudah kita amati dan saya rasa cukup layak untuk dipertimbangkan, yaitu, dalam arti sebenarnya, sifat itu benar-benar ada di permukaan tubuh. Sifat-sifat yang kita sebutkan tadi -- raut wajah, bentuk rambut, warna kulit. Ada juga beberapa sifat yang berbeda di antara orang-orang di berbagai benua yang berhubungan dengan cara kita mengolah makanan yang kita cerna atau berhubungan dengan cara kekebalan tubuh kita mengatasi mikroba yang mencoba menyerang tubuh kita. Itu adalah semua bagian tubuh kita di mana kita langsung berinteraksi, langsung berhadapan dengan lingkungan kita. Mudah untuk membayangkan bagaimana bagian-bagian tubuh itu dapat dengan cepat dipengaruhi oleh seleksi lingkungan yang menyebabkan frekuensi gen yang terlibat di dalamnya berubah. Namun jika kita melihat bagian tubuh lainnya yang tidak langsung berhubungan dengan lingkungan -- ginjal, hati, jantung -- tidak mungkin untuk mengatakan, hanya dengan melihat organ tubuh ini, dari mana orang itu berasal.

Sehingga itu adalah hal menarik lainnya yang berasal dari kenyataan bahwa manusia memiliki asal yang sama di Afrika, dan hal itu karena saat manusia itu berkembang sekitar 100.000 tahun yang lalu, mereka tidak sendirian di planet ini. Ada jenis manusia yang lain, mungkin yang terkenal adalah, Neanderthal -- jenis manusia yang tangguh bandingkan gambar di sebelah kiri dengan rangka manusia modern di sebelah kanan -- yang hidup di Asia Barat dan Eropa sejak beberapa ratus ribu tahun. Jadi pertanyaan yang menarik adalah, apa yang terjadi saat mereka bertemu? Apa yang terjadi dengan para Neanderthal?

Untuk mulai menjawab pertanyaan itu, tim riset saya -- sudah 25 tahun ini -- bekerja pada metode untuk mengekstrak DNA dari sisa-sisa Neanderthal dan hewan yang sudah punah yang berusia puluhan ribu tahun. Ini melibatkan banyak isu teknis bagaimana Anda mengekstrak DNA bagaimana mengubahnya sehingga dapat diurutkan. Anda harus bekerja dengan sangat hati-hati untuk mencegah pencemaran dari DNA diri Anda sendiri. Kemudian, bersama dengan metode ini yang memungkinkan pengurutan molekul DNA dengan sangat cepat membuat kami berhasil menunjukkan versi pertama dari genom Neanderthal. sehingga Anda semua dapat mencari genom Neanderthal di Internet. atau setidaknya 55 persen dari genom itu yang telah dapat kami rekonstruksi sejauh ini. Anda bisa mulai membandingkannya dengan genom orang-orang yang hidup di masa sekarang.

Satu pertanyaan yang mungkin Anda ingin tanyakan adalah apa yang terjadi saat mereka bertemu? Apakah saling berbaur? Cara untuk menanyakan hal tersebut adalah melihat Neanderthal yang datang dari Eropa Selatan dan membandingkan dengan genom orang-orang yang hidup hari ini. Jadi kami kemudian melakukannya dengan sepasang individu dimulai dengan dua orang Afrika, meneliti dua genom orang Afrika menemukan lokasi di mana perbedaan mereka berada dan melihat pada setiap lokasi: Bagaimana dengan Neanderthal? Apakah cocok dengan orang Afrika yang satu atau yang lain? Kami memperkirakan tidak ada perbedaan karena Neanderthal tidak pernah ke Afrika. Seharusnya sama, tidak ada alasan untuk lebih dekat pada orang Afrika yang satu dibanding yang lainnya. Dan itu memang benar. Secara statistik, tidak ada perbedaan dalam seberapa sering genom Neanderthal cocok dengan berbagai genom orang Afrika. Namun hal ini berbeda jika kita melihat pada seorang Eropa dan seorang Afrika. Genom Neanderthal jauh lebih sering cocok dengan orang Eropa dibandingkan orang Afrika. Hal yang sama juga terjadi pada seorang Cina dibandingkan seorang Afrika. Genom Neanderthal akan jauh lebih sering cocok dengan orang Cina. Ini mungkin juga mengejutkan karena Neanderthal tidak pernah pergi ke Cina.

Jadi model penjelasan yang kami ajukan adalah saat manusia modern keluar dari Afrika sekitar 100.000 tahun yang lalu, mereka bertemu Neanderthal. Mungkin, mereka pertama kali bertemu di Timur Tengah di mana Neanderthal hidup. Jika kemudian mereka berbaur di sana, maka manusia modern yang menjadi nenek moyang dari semua orang di luar Afrika membawa komponen Neanderthal pada genom mereka ke seluruh dunia. Sehingga sekarang, orang-orang yang tinggal di luar Afrika membawa sekitar 2,5% DNA dari Neanderthal.

Jadi dengan menggunakan genom Neanderthal sebagai titik acuan dan dengan teknologi untuk melihat pada sisa-sisa masa lalu dan mengekstrak DNA, kami dapat mulai menerapkannya di seluruh dunia. Tempat pertama yang kami coba adalah Siberia Selatan di Pegunungan Altai di sebuah tempat bernama Denisova, sebuah gua di dalam gunung itu, di mana para arkeolog pada tahun 2008 menemukan potongan tulang kecil -- inilah tiruannya -- yang ternyata adalah ruas terakhir dari jari kelingking manusia. Ruas jari ini cukup terawetkan sehingga kami dapat menentukan DNA dari individu ini pada tingkatan yang lebih akurat daripada Neanderthal dan mulai menghubungkannya dengan genom Neanderthal dan pada orang-orang masa kini. Kami menemukan bahwa individu ini memiliki asal urutan DNA yang sama dengan Neanderthal sekitar 640.000 tahun sebelumnya Dan lebih jauh lagi, 800.000 tahun sebelumnya dibandingkan dengan manusia jaman sekarang dengan asal yang sama.

Jadi individu ini berasal dari populasi dengan asal yang sama dengan Neanderthal, namun jauh lebih dahulu sehingga memiliki sejarah terpisah yang panjang. Kami menyebut kelompok manusia ini yang kami gambarkan untuk pertama kalinya dari potongan tulang yang sangat kecil ini, Denisovan, menurut tempat ditemukan untuk pertama kalinya. Jadi kita dapat bertanya untuk Denosovan, hal yang sama seperti Neanderthal: Apakah mereka berbaur dengan nenek moyang dari manusia jaman sekarang? Jika kita menanyakannya dan membandingkan genom Denisovan dengan orang-orang di seluruh dunia, secara mengejutkan kami menemukan tidak ada bukti bahwa ada DNA Denisovan ada pada orang yang ada di Siberia pada saat ini. Namun kami menemukannya di Papua Nugini dan pulau-pulau lainnya di Melanesia dan Pasifik. Jadi hal ini mungkin berarti Denisovan jauh lebih tersebar di masa lalu, karena kami tidak pernah membayangkan nenek moyang orang Melanesia berasal dari Siberia.

Jadi dari mempelajari genom manusia yang sudah punah kami mulai mendapatkan gambaran seperti apa dunia ini saat manusia modern mulai keluar dari Afrika. Di Barat, ada Neanderthal, di Timur, ada Denisovan -- mungkin manusia yang lain juga yang belum dapat kami gambarkan. Kami tidak tahu dengan pasti di mana perbatasan manusia-manusia ini namun kami tahu di Siberia Selatan ada Neanderthal dan Denisovan setidaknya pada suatu saat. Lalu manusia modern muncul di suatu tempat di Afrika, keluar dari Afrika, dan mungkin di Timur Tengah. Mereka berjumpa Neanderthal, berbaur dengan mereka dan terus menyebar ke seluruh dunia, dan di suatu tempat di Asia Selatan mereka bertemu Denisovan dan berbaur dengan mereka dan berlanjut menyebar menuju Pasifik. Lalu bentuk manusia awal ini lenyap namun mereka masih hidup saat ini pada beberapa bagian diri kita -- pada orang-orang di luar Afrika yang memiliki dua setengah persen DNA dari Neanderthal, dan orang-orang di Melanesia yang memiliki 5 persen DNA tambahan dari Denisovan.

Apakah hal ini berarti bahwa ada perbedaan mutlak antara orang-orang di Afrika dan di luar Afrika karena orang-orang di luar Afrika memiliki komponen tua di dalam genom mereka dari bentuk manusia yang sudah punah ini sedangkan orang Afrika tidak? Saya rasa hal ini tidak benar. Sepertinya, manusia modern berkembang di suatu tempat di Afrika. Mereka juga tentu saja menyebar di seluruh Afrika dan ada bentuk manusia yang lebih tua di sana. Karena kita berbaur di tempat lain, saya yakin suatu saat, mungkin saat kita memiliki genom dari bentuk kehidupan yang lebih tua di Afrika kita menemukan bahwa kehidupan itu juga berbaur dengan manusia modern awal di Afrika.

Jadi sebagai kesimpulan, apa yang telah kami pelajari dari mempelajari genom dari manusia jaman sekarang dan manusia yang sudah punah? Kami mungkin belajar banyak hal, namun satu hal yang saya anggap penting untuk disebutkan adalah pelajaran bahwa kita selalu berbaur. Kita berbaur dengan bentuk kehidupan yang lebih tua ini kapanpun kita bertemu dan kita saling berbaur satu sama lain sejak itu.

Terima kasih atas perhatian Anda.

(Tepuk tangan)