Како је један случајни догађај заувек променио људски мозак

Људи су чудан изузетак, јер су, из неког разлога, ланци које су дуго одређивали особине наших древних предака, изненада обогаћени у једном кратком еволуционом периоду.

Научници су их назвали „убрзани региони човека“ (HAR) и сматрају да би бар неки од тих региона могли да стоје иза бројних квалитета које људе издвајају од њихових блиских рођака, попут шимпанзи.

Предвођен компјутерским биологом Кејти Полард, директорком Гледстон института за биотехнологију у САД, тим истраживача идентификовао је поменуте регионе у ДНК ланцу пре скоро две деценије док је упоређивао геноме човека и шимпанзе.

У новој студији, тим Полардове је открио да је три-де савијање људске ДНК у језгру кључни фактор за нашу врсту.
Замислите дужину ДНК нашег последњег заједничког претка са шимпанзама као дугачку мараму омотану око вашег врата, са пругама разних боја које се протежу по целој дужини.

Потом замислите да је неко покушао да направи потпуно исти шал, али није успео да баш испрати оригинални образац. Неке од пруга су тако уже, неке шире, а неке имају боје другачијим редоследом од оригинала.

Када ставите тај други шал око врата на исти начин као и оригинал, пруге које су једна поред друге у равни - више нису исте.

Као и са шаловима, та велика разлика између људског ДНК ланца и ДНК шимпанзе је структурна: велики „комади” ДНК су уметнути, избрисани или преуређени код људског генома. Дакле, људска ДНК се савија другачије у поређењу са ДНК других примата.

Тим научника је истраживао да ли су ове структурне промене у људској ДНК, и њено три-де савијање, могле да доведу до тога да су одређени гени унутар HAR-а „отети“, повезујући их са различитим генима који кодирају одређене протеине.

Појачивачи гена

Многи гени унутар HAR-а су повезани са другим генима, делујући као појачивачи (што значи да повећавају транскрипцију својих повезаних гена).

„Побољшивачи могу утицати на активност било ког гена који се нађе у близини, што може да варира у зависности од тога како је ДНК пресавијена“, рекla је Полардова.

За потребе најновију студије, тим је упоредио геноме 241 врсте сисара користећи тако огромну количину података.

Идентификовали су 312 HAR-ова и испитали где се налазе унутар три-де „суседства“ савијене ДНК. Скоро 30 процената било је у регионима ДНК где су структурне варијације изазвале да се геном другачије савија код људи у поређењу са другим приматима.

У експерименту који је упоређивао ДНК унутар растућих људских и шимпанзиних матичних ћелија, једна трећина идентификованих HAR-ова је транскрибована посебно током развоја људског неокортекса.

Многи HAR-ови играју улогу у развоју ембриона, посебно у формирању неуронских путева повезаних са интелигенцијом, читањем, друштвеним вештинама, памћењем, пажњом и фокусом – особине за које знамо да су изразито различите код људи од других животиња.

У HAR-овима, ови гени-појачивачи, непромењени милионима година, можда су морали да се прилагоде својим различитим циљним генима.

„Дешава се нешто велико као што је ова огромна промена у савијању генома, и наше ћелије то морају брзо да поправе како би избегле еволуциони недостатак”, наводе научници.

Још увек не разумемо тачно како су ове промене утицале на специфичне аспекте развоја нашег мозга и како су постале саставни део ДНК наше врсте. Иако Полардoва и њен тим планирају да се упусте у истраживања ових питања. Али њихова досадашња истраживања показују колико је заиста јединствена - и мало вероватна - еволуција људског мозга.

Студија је објављена у часопису Science.