Variabilita a adaptibilita člověka Doc. Václav Vančata Evoluce a diversita rodu Homo populační časová Variabilita populační i časová Tvarové změny nebo vývojové trendy? Isometrie a alometrie (heterochronie) Jsou lineární změny reálný fenomén? Ontogeneze a fylogeneze Jak se v diversitě rodu uplatňuje růst a vývoj? Lineární a nelineární změny v tělesné stavbě Je vývoj a růst mozku speciální problém? Rychlost a tempo ontogeneze * Ontogenze může mít různé tempo i u blízce přibuzných druhů * Výrazné růstové rozdíly můžeme najít i u dvou populacích stejného druhu, které žijí v různých podmínkách. * Jednotlivé znaky a komplexy mohou mít různou rychlost růstu Teorie vzniku a diferenciace moderního člověka Vysoká druhová i populační diversita Vysoká populační diversita Nízká speciace Je existence jednoho druhu v evoluci člověka reálná? Homo ergaster a Homo erectus - nejstarší skuteční lidé Afrika a Dmanisi ­ jeden nebo více druhů? Migrace Homo ergaster/erectus Proč do Asie a proč pomalá evoluce v Asii a rychlá v Africe? Trpasličí starobylý člověk z ostrova Flores ­ 18 000 let Homo floresiensis ­ ,,oživlý" mýtus z Indonézie Gran Dolina - Atapuerca - H. erectus nebo H. antecessor? Homo heidelbergensis - archaický Homo sapiens * Rozvoj materiální kultury a kamenné technologie * Evropu ovládá pokročilý ašelén * Homo heidelbergensis se stává prvním opravdovým lovcem První skutečná kolonizace Evropy Populace z jeskyně Sima de los Huesos představuje podivuhodnou směs znaků od znaků Homo heidelbergensis přes neandrtálské až po jedince s překvapivě moderní morfologii. Tito lidé byli velcí a robustní a měli relativně malý mozek Tento jedinec byl od raného dětství hluchý Sima de los Huesos - nečekaná variabilita Steinheim (a Swanscombe) mladší formy archaického H. sapiens větší mozek ­ nová kultura ­ preneandrtálci???? Klimatické změny a evoluce rodu Homo Situace v Evropě před 150 a 120 tis. lety - Riss Vznik moderních forem člověka Kdo vlastně vynalezl moderní kamenné technologie když ne AMČ? Herto - Middle Awash 160 000 let Čepelové industie před AMH Africký střední paleolit ­ revoluce před revolucí Osídlení světa anatomicky moderním člověkem Lake Mungo 3 - 60 000 let Blombos Cave 77 000 let první ,,moderní" čepelová kultura spolu s prvním skutečným uměním Ekologické rozdíly mezi pozdními neandrtálci a svrchně paleolitickým AMČ * Neandrtálci byli predátoři ­ lovili zvířata * Byli jediným morfologicky a fyziologicky specializovaným druhem člověka * Žili výhradně na území Evropy a západní Asie Bouřlivý rozvoj materiální kultury a umění Genetické mechanismy variability a adaptibility člověka * Systém HOX genů - růst osového skeletu i skeletu končetin. Mutace či změna exprese těchto genů hrály nepochybně roli ve změnách proporcí v průběhu evoluce člověka a jeho předků. Tyto geny jsou důležité i pro řadu dalších funkcí. * Výzkum funkce ACPI*A genu, který ovlivňuje nárůst svalové hmoty a oddolnost ke chladu. * Geny ovlivňujících růst mozkové kůry a činnost mozku, ASPM a MCPH1 microcephalin genů a FOXP2 genu. ­ První dva geny mají vliv na růst mozkové kůry a poslední pak na vývoj řeči a jazyka. Mechanismus funkce HOX genů ˇ Výzkumy metabolických drah a humorálních a protistresových mechanismů mimo jiné prokázaly, že neandrtálci měly jiný metabolismus vápníku. * Výzkumy protistresových mechanismů ukázaly, že hladiny steroidních hormonů ovlivňují určité mechanismy chování. * Snížená odolnost ke stresu může při dlouhodobém zatížení významně zhoršit zdravotní stav populace i její reprodukční schopnost. * Výzkumy prořezávání zubů a ontogenetických změn skloviny hominidů prokazují, že pouze anatomicky moderní člověk má relativně dlouhé dětství zatímco všechny ostatní lidské formy, včetně neandrtálců, pohlavně dozrávali miminálně dva roky dříve. Vliv fyziologických regulací a růstových změn na variabilitu a adaptibilitu Evolution of Brain Size in genus Homo Africa and Europe:CC = 1398,4968+0,3917*x Asia: CC = 1146,2474+0,2566*x Age in thousands of years CranialCapacity Africa& Europe Asia -2000 -1800 -1600 -1400 -1200 -1000 -800 -600 -400 -200 0 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 Regionální trendy v evoluci velikosti mozku rodu Homo Geny a lidská evoluce * Při vzniku prvních pokročilých lidských forem, Homo heidelbergensis, se uplatňovaly jak geny ovlivňující růst skeletu (HOX) tak růstu mozku (microcephaliny) a příslušné faktory regulační. ­ To se projevilo jak při přestavbě kostry, rústu mozku a i při rozvoji výroby nástrojů a komunikace. ­ Vliv microcephalinů se nejvíce projevil v období mladším 300 000 let, u společného předka neandrtálců a AMČ. * V daleko vyšší míře se však tyto geny a regulační mechanismy uplatnily v průběhu risského zalednění, zhruba před 150 tisíci lety, kdy podle všeho došlo k bottleneck efektu a lidské populace se početně snížily na hranici přípustnou pro nutnou reprodukci. ­ V těchto malých populacích se začaly výrazně uplatňovat genetické mechanismy jako je genetický drift a founder efekt. ­ Výsledkem byl vznik dvou regionálně oddělených lidských skupin, neandrtálců a anatomicky moderního člověka, ve kterých se začaly uplatňovat jiné genetické a regulační mechanismy. Homoevolution-Rohrer´sindex Mean SE SDEgaster Erectus Heidelb Neander EAMH UpAMH LAMH Mesol 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Rohrer´sindex Evoluce rodu Homo ­ specifická stavba těla neandertálců Genetické aspekty lidské diversity a variability * U neandrtálců velmi pravděpodobně došlo k mutaci HOX genů a začala se uplatňovat funkce ACPI*A genu, která významně ovlivnila nárůst svalové hmoty a oddolnost proti chladu. Působení genů ovlivňujících růst mozkové kůry se zřejmě v počátečních fázích významně nelišilo od anatomicky moderního člověka. * U anatomicky moderního člověka se pak začaly ve zvýšené míře začalo uplatňovat působení genů ovlivňujících růst a restrukturalizaci mozkové a kvalitu jazyka a řeči (ASPM a MCPH1 microcephalin genů a FOXP2 genu). ­ Prodloužení pohlavního zrání a změn v růstu a ontogenezi bylo úzce spojeno v některými mutacemi v komplexu HOX genů a také se změnou mechanismů regulačních. ­ Prodloužení dětství znamenalo prodloužení periody využitelné k učení a rozvoji komunikace. ­ Významně se rozvíjely protistresové regulační mechanismy, které se stávaly stále více propojené s chováním a sociální strukturou a později zřejmě i s kulturou. Geny, regulace a kultura u AMČ * Tento komplex změn definitivně přeměnil anatomicky moderního člověka v důsledně biosociální bytost. * Faktory biologické, sociální i kulturní se staly navzájem propojené prostřednictvím humorálního systému, činnosti mozku a percepce, chování a typicky lidské komunikace. * To umožňovalo moderním lidem se postupně přizpůsobovat k nejrůznějším typům prostředí i stresům bez dalších biologických specializací. * Proto přežíval mnohem úspěšněji než ostatní lidské formy. Člověk nebo lidé?