Dengan menggunakan sampel kuno, para ilmuwan dapat mengintip ke masa lalu dan mengungkap tanda-tanda baru adaptasi dari masa-masa awal revolusi pertanian.
Menggunakan analisis statistik baru pada zaman kuno DNA Dari sisa-sisa kerangka manusia, para peneliti dari The University of Texas di Austin dan University of California, Los Angeles telah mengungkap wawasan baru tentang bagaimana orang Eropa kuno beradaptasi dengan lingkungan mereka selama 7.000 tahun. Temuan ini baru-baru ini dipublikasikan di Komunikasi Alam.
“Mempelajari DNA purba memungkinkan kita kembali ke masa lalu, melacak perubahan evolusioner secara langsung pada populasi historis,” kata peneliti utama Vagheesh Narasimhan, asisten profesor biologi integratif dan statistik serta ilmu data di UT Austin. “Kami mengungkap tanda-tanda genetik yang sebagian besar telah terhapus atau ditutupi dalam genom masa kini.”
Para peneliti mempelajari lebih dari 700 sampel yang diambil dari situs arkeologi di seluruh Eropa dan wilayah yang sekarang disebut Rusia. Sampelnya berkisar dari periode Neolitikum (sekitar 8.500 tahun yang lalu) hingga periode Romawi akhir (sekitar 1.300 tahun yang lalu). Para peneliti mampu mengungkap jejak seleksi alam—tanda-tanda adaptasi genetik terhadap tekanan lingkungan—yang tidak terdeteksi dalam DNA orang Eropa modern. Temuan ini tidak hanya memberikan jendela ke masa lalu tetapi juga menggambarkan bagaimana sifat-sifat genetik yang bermanfaat bagi kelangsungan hidup dan kesejahteraan dapat hilang seiring berjalannya waktu.
Studi sampel genetik modern menghadapi tantangan dalam mendeteksi peristiwa seleksi alam purba. Seleksi alam meninggalkan tanda-tanda halus pada genom kita, namun tanda-tanda ini dapat terkikis dari generasi ke generasi karena rekombinasi, di mana segmen-segmen DNA diacak dan diencerkan. Selain itu, sinyal adaptasi kuno dapat ditutupi oleh penyimpangan genetik—fluktuasi acak dalam frekuensi kemunculan gen—dan percampuran populasi, yang menyebabkan sifat adaptif tertentu menghilang dari kumpulan gen. DNA purba memberikan pandangan langsung pada genom individu yang hidup lebih dekat dengan peristiwa ini, memungkinkan para peneliti untuk mengamati perubahan evolusioner sebelum perubahan tersebut hilang. Dengan cara ini, DNA purba membantu para ilmuwan merekonstruksi dinamika historis adaptasi manusia.
Metode Statistik Baru Membuka Pola Tersembunyi
Tim peneliti menggunakan pendekatan statistik baru yang secara unik cocok untuk memeriksa data DNA purba. Teknik baru ini memungkinkan tim untuk mendeteksi tanda-tanda seleksi alam dengan lebih efektif dibandingkan metode tradisional. Tim mengelompokkan sampel ke dalam empat periode waktu: Neolitikum, Zaman Perunggu, Zaman Besi, dan Sejarah. Pendekatan ini memungkinkan mereka melacak perubahan genetik sebagai respons terhadap perubahan gaya hidup, seperti transisi dari berburu dan meramu ke bertani.
“Metode kami memberikan gambaran yang lebih jelas tentang bagaimana dan kapan sifat-sifat tertentu dipilih, terutama ketika sinyal-sinyal tersebut telah hilang dalam genom modern,” kata Devansh Pandey, seorang mahasiswa pascasarjana di bidang biologi sel dan molekuler dan salah satu penulis makalah tersebut.
Dalam mempelajari adaptasi manusia selama transisi dari berburu dan meramu ke bertani serta perkembangan masyarakat tingkat negara bagian, para peneliti dapat mengamati bagaimana gen berubah ketika manusia hidup berdekatan satu sama lain dan dengan hewan peliharaan.
Temuan Genetik Kunci
Secara total, penelitian ini mengidentifikasi 14 wilayah genom yang tampaknya telah mengalami seleksi alam yang signifikan selama periode waktu tersebut. Misalnya, gen yang dikaitkan dengan sifat-sifat yang memungkinkan orang Eropa awal memproduksi vitamin D dan mencerna susu hingga dewasa menunjukkan tanda-tanda seleksi yang kuat, namun hanya pada periode waktu terakhir. Meskipun pigmentasi kulit yang cerah kemungkinan membantu para peternak awal dalam memproduksi vitamin D di iklim yang kurang cerah, kemampuan mencerna susu hewani memungkinkan orang memanfaatkan susu sebagai sumber nutrisi setelah peternakan sapi perah menjadi hal yang umum di Eropa.
“Mungkin saja kemampuan mencerna produk susu penting untuk kelangsungan hidup selama periode gagal panen, kelangkaan pangan, dan penyakit,” kata Narasimhan.
Para peneliti juga menemukan bahwa gen yang berhubungan dengan kekebalan tubuh mengalami tekanan selektif dalam beberapa periode waktu, kemungkinan besar karena populasi zaman dahulu beradaptasi dengan penyakit baru yang disebabkan oleh penyebaran pertanian dan migrasi berikutnya. Menariknya, sekitar setengah dari sinyal adaptif ini hanya dapat dideteksi pada periode waktu paling tua, yang berarti sinyal tersebut kemudian menghilang karena penyimpangan genetik atau ditutupi oleh percampuran populasi yang luas.
Penelitian ini memberikan pandangan yang belum pernah terjadi sebelumnya mengenai bagaimana populasi Eropa beradaptasi terhadap tantangan lingkungan selama ribuan tahun, membantu kita memahami bagaimana sifat-sifat tertentu bertahan, hilang, atau berubah seiring berjalannya waktu. Temuan ini menekankan pentingnya DNA kuno dalam merekonstruksi sejarah manusia, dan menunjukkan bagaimana sifat-sifat yang dulunya memberikan keuntungan bagi kelangsungan hidup orang-orang Eropa awal kini tidak lagi terlihat dalam lanskap genetika saat ini.
Referensi: “Memanfaatkan DNA purba untuk mengungkap sinyal seleksi alam di Eropa yang hilang karena pencampuran atau penyimpangan” oleh Devansh Pandey, Mariana Harris, Nandita R. Garud dan Vagheesh M. Narasimhan, 12 November 2024, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038/s41467-024-53852-8
Mariana Harris dan Nandita Garud dari Universitas California juga penulis di atas kertas. Penelitian ini didanai oleh Paul G. Allen Family Foundation, Good Systems Fellowship for Ethical AI di UT Austin, Paul G. Allen Foundation, Research Corporation for Science Advancement, University of California Hellman Fellowship, National Science Foundation dan itu Institut Kesehatan Nasional.
