Mengungkap Asal Usul Kita: Bagaimana Manusia Fashionable Menaklukkan Cuaca Dingin
Penelitian pada varian gen FTO rs1421085 T>C menunjukkan bahwa gen ini berevolusi untuk membantu kelangsungan hidup manusia di iklim dingin dengan meningkatkan termogenesis lemak, yang mungkin menjelaskan prevalensinya yang tinggi pada populasi yang bermigrasi dari Afrika ke daerah yang lebih dingin. Temuan ini menghubungkan sifat genetik yang terkait dengan obesitas fashionable dengan adaptasi historis, yang menggarisbawahi interaksi kompleks antara genetika dan evolusi.
Penelitian terkini mendukung teori “Out-of-Africa”, yang menunjukkan bagaimana varian gen FTO rs1421085 T>C telah membantu manusia beradaptasi dengan iklim yang lebih dingin dengan meningkatkan termogenesis dalam jaringan adiposa cokelat (BAT), sehingga memberikan keuntungan dalam bertahan hidup. Prevalensi varian ini di wilayah yang lebih dingin menunjukkan seleksi positif, meskipun anomali di anak benua India menunjukkan migrasi historis juga telah memengaruhi frekuensi gen. Studi ini menggarisbawahi interaksi kompleks antara evolusi, sejarah, dan genetika, yang mengharuskan eksplorasi lebih lanjut tentang adaptasi manusia.
“Siapakah kita, dan dari mana kita berasal?” Pertanyaan mendasar ini telah memikat manusia selama ribuan tahun. Teori “Out-of-Africa (OOA)” yang diterima secara luas menyatakan bahwa manusia fashionable, Homo sapiens, berasal dari Afrika. Bukti menunjukkan bahwa sekelompok kecil manusia fashionable bermigrasi keluar dari Afrika sekitar 70.000 tahun yang lalu, dan hampir semua manusia di luar Afrika saat ini diyakini sebagai keturunan para pionir awal ini.
Berfungsi sebagai tempat berlindung, Afrika melindungi manusia fashionable dari kondisi dingin ekstrem selama zaman es yang berulang. Manusia purba beradaptasi dengan kebutuhan pembuangan panas dengan berlari di padang rumput Afrika Timur dengan cara kehilangan bulu tubuh mereka yang tebal. Namun, ketika nenek moyang manusia fashionable meninggalkan Afrika, mereka menghadapi tantangan bertahan hidup seperti yang dialami para pelopor sebelumnya: bagaimana menjaga tubuh mereka tetap hangat di iklim yang sangat dingin. Apakah ada sisa-sisa dalam genom manusia yang mencerminkan adaptasi evolusi nenek moyang kita yang bertahan hidup di lingkungan ekstrem?
Peran Studi Asosiasi Genom Secara Luas
Studi asosiasi genom secara luas (GWAS) telah memajukan genetika penyakit secara signifikan dan menyediakan alat yang sangat berharga untuk mengeksplorasi peristiwa evolusi manusia. Pada tahun 2007, sekelompok polimorfisme nukleotida tunggal (SNP) dalam intron 1 dari FTO (massa lemak dan gen terkait obesitas) diidentifikasi sebagai yang paling kuat terkait dengan risiko obesitas. Namun, masih belum jelas apakah SNP ini secara langsung berkontribusi terhadap perkembangan obesitas. Titik baliknya terjadi pada tahun 2015 ketika Claussnitzer dan lain-lain. menerbitkan sebuah artikel penting di Jurnal Kedokteran New England.
Penelitian ini menemukan varian rs1421085 T>C dalam FTO Cluster SNP untuk pertama kalinya, menunjukkan bahwa varian ini menghambat ekspresi UCP1 (uncoupling protein 1), gen inti termogenesis, dan berkurangnya kapasitas termogenik sel lemak beige manusia yang terdiferensiasi. Meskipun penelitian ini tampaknya menjelaskan mekanisme molekuler FTO varian obesitas, diketahui bahwa terdapat kekurangan langsung dalam kehidupan bukti untuk mendukung temuan ini.
Temuan Baru dalam Penelitian Termogenesis
Pada tahun 2023, sebuah kelompok penelitian menerbitkan sebuah makalah di Metabolisme Alam yang menantang kesimpulan di atas. Temuan tersebut mengungkapkan bahwa tikus yang membawa alel CC homozigot menunjukkan termogenesis jaringan adiposa coklat (BAT) yang ditingkatkan dan ketahanan terhadap obesitas yang disebabkan oleh pola makan berlemak tinggi. Khususnya, tikus yang membawa alel CC menunjukkan suhu sekitar 6 °C lebih tinggi daripada tikus dengan alel TT saat terpapar ruangan dingin (4 °C). Hasil ini membuat kami berspekulasi bahwa varian rs1421085 T>C mungkin terkait dengan adaptasi mamalia terhadap lingkungan dingin.
Untuk menyelidiki lebih lanjut apakah varian rs1421085 T>C mempengaruhi termogenesis pada manusia, kami baru-baru ini melakukan penelitian menggunakan BAT janin manusia yang diperoleh dari sampel yang digugurkan karena cacat perkembangan. Hasilnya menunjukkan bahwa pembawa alel TC memiliki ekspresi yang lebih tinggi UCP1 pada BAT daripada pembawa alel TT, sejalan dengan pengamatan tim sebelumnya pada tikus. Penemuan ini mendorong kami untuk menilai kembali hubungan antara varian rs1421085 T>C, obesitas, dan proses evolusi manusia. Mungkinkah perluasan varian ini dikaitkan dengan seleksi positif untuk adaptasi manusia terhadap lingkungan dingin?
Selama 100.000 tahun terakhir, manusia fashionable telah bermigrasi dari garis lintang rendah ke garis lintang tinggi, beralih dari zona tropis dan sedang ke daerah yang lebih dingin, dan bergeser dari masyarakat pemburu-pengumpul ke gaya hidup pertanian dan peternakan. Perubahan lingkungan ini telah memaksakan tekanan evolusi yang telah memainkan peran penting dalam membentuk keragaman fenotipik di seluruh populasi yang beragam. Misalnya, populasi Inuit yang tinggal di wilayah Arktik yang dingin sangat bergantung pada ikan laut yang kaya akan asam lemak tak jenuh ganda (PUFA) omega-3 untuk makanan mereka. Sinyal seleksi positif yang paling menonjol diamati dalam lemak asam desaturasi (mode) gen. Khususnya, varian genetik ini awalnya dikaitkan dengan ciri tinggi badan pada populasi umum. Bisakah mekanisme seleksi positif yang sebanding menjelaskan narasi di balik varian rs1421085 T>C?
Dengan demikian, dengan menggunakan analisis sistematis frekuensi alel C rs1421085 di antara berbagai kelompok leluhur, kami mengamati korelasi terbalik yang mencolok antara frekuensi alel C dan suhu kulit bumi rata-rata pada bulan Januari. Pola yang diamati ini menunjukkan bahwa “semakin dingin lokasinya, semakin tinggi frekuensi varian ini”. Sebaliknya, tidak ditemukan korelasi antara frekuensi dan garis bujur atau ketinggian di antara populasi. Menariknya, pergeseran frekuensi alel C selangkah demi selangkah melacak “peta rute migrasi manusia fashionable” yang didokumentasikan sebelumnya. Berdasarkan hasil manusia dan tikus ini, yang mencakup keduanya dalam tabung reaksi Dan dalam kehidupan percobaan, dan mempertimbangkan pola distribusi genetik populasi Eurasia dan Afrika, kami mengajukan hipotesis bahwa varians substansial dalam frekuensi alel C di seluruh populasi dari Afrika hingga Eurasia mungkin didorong oleh mekanisme seleksi positif yang terkait dengan berbagai tingkat stres dingin.
Korelasi Genetik dan Peristiwa Sejarah
Selama proses peer overview, para reviewer mencatat beberapa penyimpangan dalam analisis korelasi, khususnya mengenai frekuensi tinggi alel C pada populasi dari anak benua India, yang tidak sesuai dengan suhu lingkungan setempat. Kembali ke studi genetik manusia, berbagai leluhur terkait Eurasia bervariasi dari 20% hingga 80% di seluruh populasi etnis India yang beragam. Potensi masuknya populasi atau migrasi dari utara dan barat, yang dikenal sebagai “teori invasi Arya”, mungkin telah berkontribusi terhadap kemunduran peradaban India kuno. Kami berspekulasi bahwa invasi atau migrasi historis mungkin telah mengubah frekuensi gen asli populasi India kuno dengan memperkenalkan alel C frekuensi tinggi dari daerah dataran tinggi yang dingin. Oleh karena itu, peristiwa sejarah besar mungkin mendasari temuan genetik yang tampaknya kontradiktif ini.
Meskipun tidak adanya bukti langsung dari fosil manusia purba, signifikansi penelitian ini terletak pada penentuan fungsi FTO varian—rs1421085 T>C—berpotensi sebagai lokus perdana yang ditetapkan untuk meningkatkan ekspresi gen termogenik manusia dan dipilih secara positif sebagai respons terhadap suhu dingin. Spekulasi tim menunjukkan bahwa varian ini dapat memberi pembawa baru lahir keuntungan bertahan hidup yang substansial di iklim dingin, khususnya selama jangka pendek setelah kelahiran, dengan meningkatkan termogenesis BAT. Adaptasi genetik ini mungkin hanya mewakili satu dari banyak varian yang digunakan manusia purba untuk menyesuaikan diri dengan lingkungan dingin yang keras. Kami mengantisipasi bahwa varian genetik lebih lanjut yang relevan dengan lintasan evolusi yang rumit ini akan terungkap di masa mendatang.
Tim ini telah mendedikasikan upaya ekstensif selama lebih dari satu dekade untuk menyelidiki genetika obesitas, terutama berfokus pada FTO SNP melalui studi fungsional. Awalnya, kami bertujuan untuk menguraikan peran varian penting ini dalam obesitas. Seiring dengan kemajuan investigasi tim, muncul kesadaran bahwa “sinyal genetik yang memengaruhi perkembangan obesitas pada manusia fashionable mungkin telah ditakdirkan sejak saat pelopor manusia bermigrasi keluar dari Afrika”. Menyelidiki studi genetik pada penyakit kompleks fashionable sering kali memerlukan perjalanan yang panjang dan sulit untuk mengungkap asal usul narasi, mengingat banyaknya faktor yang tidak disengaja atau tidak dapat dihindari, acak atau disengaja yang berperan. Proses ini mencerminkan kisah “orang buta dan gajah,” yang ditandai oleh perdebatan, kontradiksi, dan yang terpenting, dukungan kolaboratif. Sementara pertanyaan “dari mana kita berasal?” tetap membingungkan, penelitian ini memberikan gambaran sekilas tentang para pelopor pemberani yang menavigasi di antara angin dan salju dari period dan wilayah yang jauh.
Kerumitan genetika manusia kemungkinan menyimpan banyak rahasia yang belum terungkap mengenai ketahanan terhadap dingin, di samping banyaknya narasi kuno yang berkisar seputar kelangsungan hidup dan kematian. Mirip dengan lukisan batu yang menghiasi dinding Gua Blombos, DNA berfungsi sebagai pencatat setia setiap peristiwa penting di sepanjang jalur rumit evolusi manusia. Repositori abadi sejarah kita ini menuntut eksplorasi dan penyelidikan tanpa henti, yang menawarkan wawasan tentang perjalanan kita yang rumit melalui waktu dan adaptasi.
Referensi: “Varian FTO dengan ekspresi UCP1 yang ditingkatkan terkait dengan migrasi manusia keluar dari Afrika” oleh Nan Yin, Dan Zhang dan Jiqiu Wang, 22 Juni 2024, Metabolisme Kehidupan.
DOI: 10.1093/lifemeta/loae027
