Какво представляват човешки ускорени региони?

Човешки ускорени региони (HAR) са набор от сегменти от човешкия геном които, въпреки че се споделят с други гръбначни, се наблюдават по забележително различен начин при нашия вид.

Какво ни отличава от шимпанзето? Поведението, когнитивните изрази и способността за генериране на езици и цивилизации са a отражение на неврологичното развитие на човешкото същество на две различни нива: едно генетично и друго културен. По този начин, за да разгадаем тайните на тези характеристики, които ни правят толкова различни от другите животински видове, е необходимо да се обърнем към нашата еволюционна история и генетично картографиране.

Човешки ускорени региони или HAR се опитват да отговорят на този впечатляващ въпрос, тъй като вариациите в локусите (фиксирани позиции на хромозома) между видовете приликите, като хора и шимпанзета, може да са отчасти отговорът на еволюционния двигател, който ни е довел до „доминираща“ позиция като вид в Земя.

• Свързана статия: „Части от човешкия мозък (и функции)“

Човешки ускорени региони: Ключът към поведението

Сравнителната геномика се занимава с изследването приликите и разликите между набора от гени в хромозомите на организмите на планетата.

Тази научна дисциплина се опитва да открие какви характеристики са били фиксирани от естествения подбор през цялото време време, за да разберем различния еволюционен натиск, на който са били подложени живите същества през целия си живот. поколения.

Да разбера тези основни механизми, които карат живите същества да се променят във времето, необходимо е да се изясни, че в естествения свят съществува феномен на "генетично пречистване".

Какво се случва, когато се отклоним от естествения подбор?

Необходимо е да се отбележи, че негативната селекция е еволюционен механизъм, чрез който алели вредни (всяка от две или повече версии на ген) за даден вид се елиминират с течение на времето, "пречиствайки" генофонда на популацията.

Например, животно, което представя мутация, която не е от полза за общността, в която живее, ще има по-малко потомци или ще умрат по-бързо (популационни генетични механизми), което ще елиминира този вреден алел през поколенията. поколения. Ако една птица се роди без око поради мутация, бихте очаквали тя да се размножава по-малко или да бъде ловувана по-бързо от останалите, нали?

Но... какво ще кажете за хората? че сме се отървали от този механизъм на отрицателна селекция, защото в един свят от западна гледна точка процентът на оцеляване на индивида не се влияе от неговите мутационни пречки, стига медицината да го позволява (автоимунни заболявания или липсващи крайници, например). пример). Това, наред с много други фактори, произтичащи от едно чисто антропно общество, може да доведе до три механизма:

• Натрупване на неутрални мутации в генни последователности, които са загубили основната си функция.
• Предубедена генна конверсия чрез неотговаряне на адаптивната еволюция.
• Размяна на влияние на отрицателна селекция срещу механизъм за положителна селекция.

Движим се в сложен терен, който включва много сложна генетична терминология, но една идея трябва да е ясна: човешките ускорени региони страдат от относително бързи темпове на мутация В сравнение с останалата част от генома и поради липсата на селективен натиск и адаптивни реакции, тези зони са силно различни в сравнение с други хоминини.

• Може да се интересувате от: "Теорията на биологичната еволюция"

Кодифициране и убедително или не?

В тази точка, важно е да се подчертае, че 99% от човешката ДНК е некодираща, тоест не предоставя информация за производството на протеини и следователно не действа директно върху метаболизма на индивида.

Въпреки че първоначално се смяташе, че тези ДНК сегменти са "боклуци", все повече се признава, че те играят съществена роля в регулирането на активиране на основни гени по различни начини, тъй като е доказано, че определени региони могат да насърчат активирането или потискането на транскрипцията на определени протеини.

Това е един от големите проблеми на човешките ускорени региони, тъй като 92% от тях са в некодиращи региони. Следователно повечето от тези генетични елементи са в нехарактеризирани области на генома и техните Еволюционното опазване не трябва да предсказва специфична диференциална функция в живите същества. хора.

въпреки това това не означава, че тези силно мутирали области не отговарят на човешките характеристики. Много от тях присъстват в "интергенни" региони, тоест регулаторни последователности, които могат да модулират експресията или потискането на определени гени, които са кодифицирани. Разбира се, тези идеи трябва да бъдат проучени по-задълбочено, за да се достигнат до надеждни заключения.

Практически пример

За да разберем целия този мутагенен и еволюционен конгломерат, най-добре е да се обърнем към пример. Пред нас е регионът HAR1, ДНК последователност, съставена от 118 нуклеотида; обикновено наричани бази, поради азотната основа, която всяка от тях съдържа, аденин, цитозин, тимин и гуанин. Нека да разгледаме някои разкриващи факти за този сегмент:

• Когато сравняваме региона HAR1 между хора и шимпанзета, виждаме, че има 18 различни бази.
• Ако една и съща област се сравни между пиле и шимпанзе, ние откриваме разлика само от две основи.
• Линията на шимпанзетата се е отделила от хората преди 6 милиона години, докато кокошките са се отделили от хората преди 300 милиона години.
• Тази последователност не присъства при рибите и жабите.

Тези данни трябва да означават нещо, нали? В противен случай какъв е смисълът от повече вариации, възникващи между две линии, които са се диференцирали сравнително наскоро? Този факт ни кара да подозираме, че тази бърза скорост на мутация може да е свързана с някои характеристики, които ни карат да се определяме като „хора“.

За да направят нещата по-интересни, други проучвания показват това петте най-бързо мутиращи човешки ускорени региона имат 26 пъти повече замествания (мутации) от техните двойници при шимпанзетата.

Но има ли разлики между HAR в човешката еволюционна история? Според други източници разликите в тези региони между архаичните хоминини (неандерталците) и съвременните хора са около 8%, което е пример за че това еволюционно разминаване, което ни характеризира, трябва да се е ускорило преди около 500 000 години и може да е било решаващо за характеризирането на рода Хомо. Разбира се, вариациите в човешкия геном през нашата еволюционна история може да съдържат голяма част от отговора на нашите характеристики като вид.

ХАР и психични разстройства

Още по-изненадващо, ако е възможно, е да се знае, че проучванията са наблюдавали това някои мутирали гени се намират в близост до тези ускорени региони при пациенти с психични разстройства като шизофренияи следователно се предполага, че те могат да бъдат повлияни от тях.

Освен това, други изследвания са документирали, че различни генетични вариации при пациенти с аутизъм се откриват в ускорени региони. Това може да се превърне в специфична модулация, когато става дума за производството на протеини, които взаимодействат с мозъка, което би обусловило „нормалното“ функциониране в поведението на индивида.

заключения

Както видяхме, човешките ускорени региони са сегменти от ДНК, които могат да играят съществена роля в развитието на човешките същества, тоест онези много специални характеристики, които ни определят като вид.

В допълнение, проучванията разкриха, че те могат да модулират експресията на определени гени, което би обусловило метаболизъм на индивида и следователно неговото поведение, особено при разстройства като шизофрения или аутизъм.

Колкото и изследването да постави някои обещаващи основи, важно е да се подчертае, че в нито един момент не сме спирали да се движим в теоретични и експериментални рамки. Нищо от изложеното тук не трябва да се тълкува като догма или абсолютна реалност, тъй като все още е изисква обширен период на изследване, за да се разбере уникалността на тези сегменти генетични.

Библиографски справки:

• Алел, Национален институт за изследване на човешкия геном. Събрани на 31 август в https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Alelo
• Капра, Дж. А., Ервин, Г. Д., Маккинзи, Г., Рубенщайн, Дж. Л. и Полард, К. С. (2013). Много човешки ускорени региони са подобрители на развитието. Философски трудове на Кралското общество B: Биологични науки, 368 (1632), 20130025.
• Доан, Р. Н., Бае, Б. I., Cubelos, B., Chang, C., Hossain, A. А., Ал-Саад, С.,... & Гаскон, Г. ж. (2016). Мутациите в човешки ускорени региони нарушават познанието и социалното поведение. Клетка, 167 (2), 341-354.
• Хубиш, М. Дж. и Полард, К. С. (2014). Изследването на генезиса и функциите на човешките ускорени региони хвърля светлина върху тяхната роля в човешката еволюция. Текущо мнение по генетика и развитие, 29, 15-21.
• Кацман, С., Керн, А. Д., Полард, К. С., Салама, С. Р. и Хауслер Д. (2010). GC-предубедена еволюция в близост до човешки ускорени региони. PLoS Genet, 6(5), e1000960.
• Левченко, А., Канапин, А., Самсонова, А., & Гайнетдинов, Р. Р. (2018). Човешки ускорени региони и други специфични за човека вариации на последователности в контекста на еволюцията и тяхното значение за развитието на мозъка. Геномна биология и еволюция, 10 (1), 166-188.
• Какво е некодираща ДНК. Справочник по генетика. Събрани на 31 август в https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/noncodingdna