Koliko bi ljudi bilo potrebno da se čovečanstvo obnovi posle smaka sveta? Genetika daje zanimljiv odgovor

Zamislite da se dogodi katastrofa koja gotovo potpuno uništi čovečanstvo. Gradovi su prazni, države više ne postoje, a na celoj planeti ostane samo mali broj ljudi. Koliko bi ih bilo potrebno da čovečanstvo jednog dana ponovo dostigne brojnu populaciju?

Na prvi pogled, odgovor bi mogao da bude jednostavan: dovoljno je da preživeli imaju decu i populacija će početi da raste. Ali genetika ovu priču čini mnogo komplikovanijom. Nije dovoljno samo preživeti. Potrebno je sačuvati i dovoljno genetičke raznovrsnosti kako bi buduće generacije bile zdrave i sposobne da se prilagođavaju promenama.

Zašto nekoliko porodica nije dovoljno?

Ako bi nakon velike katastrofe ostalo, na primer, samo nekoliko porodica, njihova deca bi mogla da nastave da se razmnožavaju i broj ljudi bi vremenom počeo da raste. Ali tu nastaje veliki problem: svi budući ljudi poticali bi od veoma malog broja predaka.

Možda vas zanima

Kako se rodi riđokoso dete ako roditelji nisu riđi? Genetika krije odgovor

Zašto neka deca imaju pegice? Genetika ima veliku ulogu, ali nije jedini faktor

Da li se temperament vidi već u genima? Veliko istraživanje otkrilo zašto su neke bebe stidljivije, aktivnije ili emotivnije

Kada mala grupa ljudi postane osnova potpuno nove populacije, dolazi do onoga što genetičari nazivaju efektom osnivača. Takva populacija nosi samo deo genetičke raznovrsnosti koju je imala prvobitna, velika populacija. Što je početna grupa manja, veća je verovatnoća da će se određene genetske varijante izgubiti – ali i da će neke retke, potencijalno štetne varijante postati mnogo češće.

Problem nije samo u broju ljudi, već u tome ko su ti ljudi

Recimo da preživelo 20 ljudi. To ne znači automatski da imamo „20 potpuno različitih genetskih osoba“. Oni mogu biti međusobno povezani, mogu nositi iste retke genetske varijante ili mogu poticati iz veoma sličnog genetskog porekla.

Zato genetičari koriste pojam efektivna veličina populacije. Ona opisuje koliko je genetički raznovrsna populacija u smislu prenosa gena, a može biti značajno manja od stvarnog broja ljudi.  Drugim rečima, nije isto imati 100 ljudi koji predstavljaju široku genetičku raznovrsnost i 100 bliskih rođaka.

Šta bi se dogodilo ako bi preživelo samo nekoliko porodica?

U prvim generacijama najveći problem bio bi parenje između bliskih srodnika. Ako je početna grupa veoma mala, izbor partnera izvan porodice brzo bi postao ograničen. Kako bi se populacija širila, povećavala bi se verovatnoća da se ljudi međusobno genetski povežu.

To može povećati inbriding, odnosno ukrštanje bliskih srodnika. Tada je veća šansa da dete nasledi dve iste kopije neke štetne recesivne genetske varijante, po jednu od svakog roditelja. Zbog toga mali broj osnivača može dugoročno predstavljati ozbiljan genetski problem, čak i ako broj ljudi posle nekoliko vekova ponovo postane veliki.

Pa koliko bi ljudi zapravo bilo potrebno?

Tu nema jednog magičnog broja. U biologiji se često koristilo pravilo 50/500, prema kojem je efektivna veličina populacije od oko 50 bila povezana sa kratkoročnim smanjenjem rizika od inbridinga, dok je oko 500 smatrano potrebnim za očuvanje dugoročnog evolutivnog potencijala.

Međutim, savremena istraživanja pokazuju da je ovo pravilo samo gruba smernica i da bi za dugoročnu genetičku stabilnost mogli biti potrebni i znatno veći brojevi. Jedna savremena analiza navodi da se ranije korišćeni pragovi često smatraju preniskim i razmatra vrednosti od oko 100 i 1.000 efektivnih jedinki kao konzervativnije smernice.

A ovde je najvažnija reč efektivnih. Zato se ne može jednostavno reći: „Čovečanstvu je potrebno 1.000 ljudi.“ Stvarni potreban broj mogao bi biti drugačiji.

Šta bi bilo najbolje?

Ako bismo pravili hipotetički scenario u kojem čovečanstvo treba da se obnovi nakon globalne katastrofe, mnogo povoljnija situacija bila bi da preživeli predstavljaju veliku i genetski raznovrsnu grupu, sa približno uravnoteženim učešćem različitih ljudi u narednim generacijama. Što je više nepovezanih osnivača, to je veća šansa da će početna populacija sačuvati širi spektar genetskih varijanti. To je razlog zbog kojeg je u ovakvom scenariju pitanje „koliko porodica?“ zapravo manje važno od pitanja: Koliko genetski različitih ljudi imamo?

A šta ako ostane samo jedan muškarac i mnogo žena?

Ovo je zanimljiv ekstremni scenario. Ako bi, na primer, jedan muškarac bio jedini preživeli muškarac, a veliki broj žena preživeo katastrofu, populacija bi u početku mogla da raste. Ali sa stanovišta genetike postojala bi ogromna „uska grla“. Svi budući muškarci nosili bi deo genetskog nasleđa tog jednog muškarca, dok bi se mnoge genetske varijante koje su postojale među muškarcima pre katastrofe izgubile. Sličan problem postoji i kada je početna populacija mala bez obzira na odnos polova. Broj ljudi može brzo da poraste, ali genetička raznovrsnost ne može tako lako da se „vrati“.

Čovečanstvo je već preživljavalo genetička uska grla

Ovo nije samo naučna fantastika. Ljudska evolucija poznaje periode u kojima su populacije bile mnogo manje nego danas. Genetičari takve periode nazivaju genetičkim uskim grlima, odnosno bottleneck efektom. Kada se populacija naglo smanji, neke genetske varijante mogu biti izgubljene jednostavno zato što njihovi nosioci nisu preživeli. Kasnije, kada broj ljudi ponovo počne da raste, populacija može postati brojna, ali ne mora vratiti svu prvobitnu genetičku raznovrsnost.  To je jedan od razloga zbog kojih je genetička raznovrsnost toliko važna za opstanak vrste.

Da li bi deca preživelih bila „genetski slabija“?

Ne mora da znači. To nije priča o tome da bi nekoliko generacija automatski bilo bolesno ili „slabije“. Problem je povećanje verovatnoće da se određene štetne recesivne varijante nađu u istoj osobi, kao i gubitak genetičke raznovrsnosti koja populaciji daje veću sposobnost prilagođavanja. Koliko bi problem bio ozbiljan zavisilo bi od početnog broja ljudi, njihovog međusobnog srodstva, genetičke raznovrsnosti, broja dece, preživljavanja kroz generacije i brojnih drugih faktora.

Najzanimljiviji deo: populacija može da poraste, a da genetika ostane „mala“

Zamislimo da nekoliko stotina preživelih za nekoliko vekova postanu milioni ljudi. Na papiru, čovečanstvo je ponovo brojno. Ali svi ti ljudi i dalje vode poreklo od relativno malog broja osnivača. To znači da bi njihov zajednički genetički fond bio uži nego kod prvobitne populacije. Upravo zato se u genetici razlikuju brojnost populacije i genetička raznovrsnost. Jedno može da raste veoma brzo. Drugo se ne vraća tako lako.

Dakle, koliko porodica bi bilo dovoljno?

Ako pitanje postavimo kao zanimljiv misaoni eksperiment, najpošteniji odgovor glasi: ne postoji tačan broj porodica koji bi garantovao opstanak čovečanstva. Za dugoročan opstanak bila bi važna dovoljno velika početna populacija, što veća genetička raznovrsnost i izbegavanje ponavljanog parenja bliskih srodnika.

Naučna literatura o minimalnoj održivoj veličini populacije pokazuje upravo zašto je teško dati jednu cifru: potrebna veličina zavisi od genetičkih i demografskih okolnosti, a jednostavna pravila poput 50/500 predstavljaju samo smernice. I možda je to najzanimljivija lekcija koju nam genetika daje. Za opstanak vrste nije dovoljno da ima mnogo ljudi. Važno je da među njima postoji dovoljno različitosti. Jer kada bi se jednog dana čovečanstvo moralo graditi gotovo od početka, najveće bogatstvo preživelih ne bi bili samo hrana, sklonište ili tehnologija, već geni koje bi preneli budućim generacijama.