Co jsou to lidské zrychlené oblasti?

Human Accelerated Regions (HAR) jsou souborem segmentů lidského genomu které, přestože jsou sdíleny s jinými obratlovci, jsou u našeho druhu pozorovány pozoruhodně odlišným způsobem.

Čím se lišíme od šimpanze? Chování, kognitivní projevy a schopnost vytvářet jazyky a civilizace jsou a reflexe neurologického vývoje lidské bytosti na dvou různých úrovních: jedné genetické a druhé kulturní. Abychom tedy odhalili tajemství těchto vlastností, které nás tak odlišují od ostatních živočišných druhů, je nutné jít do naší evoluční historie a genetického mapování.

Lidské zrychlené oblasti nebo HAR se snaží odpovědět na tuto působivou otázku, protože variace v lokusech (pevné polohy chromozomu) mezi druhy podobnosti, jako jsou lidé a šimpanzi, by mohly být částečně odpovědí na evoluční motor, který nás dovedl k „dominantní“ pozici druhu v Přistát.

• Související článek: „Části lidského mozku (a funkce)“

Human Accelerated Regions: Key to Behaviour

Studiem se zabývá komparativní genomika podobnosti a rozdíly mezi sadou genů v chromozomech organismů planety.

Tato vědní disciplína se snaží odhalit, jaké vlastnosti byly fixovány přirozeným výběrem po celou dobu času, abychom pochopili různé evoluční tlaky, kterým byly živé bytosti po celý život vystaveny. generace.

Rozumět tyto základní mechanismy, které nutí živé věci k tomu, aby se v průběhu času měnily, je nutné objasnit, že v přírodním světě existuje fenomén „genetické očisty“.

Co se stane, když se odchýlíme od přirozeného výběru?

Je nutné poznamenat, že negativní výběr je evoluční mechanismus, kterým alely škodlivé (každá ze dvou nebo více verzí genu) pro daný druh jsou časem eliminovány a „čistí“ genofond populace.

Například zvíře, které představuje mutaci, která není prospěšná pro komunitu, ve které žije, bude mít méně potomků resp. zemře rychleji (mechanismy populační genetiky), což odstraní tuto škodlivou alelu po celé generace. generace. Pokud se pták narodí bez oka kvůli mutaci, očekávali byste, že se bude méně rozmnožovat nebo bude loven rychleji než ostatní, že?

Ale... co lidé? že jsme se zbavili tohoto mechanismu negativního výběru, protože ve světě ze západního pohledu je míra přežití jednotlivce není ovlivněna svými mutačními překážkami, pokud to medicína umožňuje (např. autoimunitní onemocnění nebo chybějící končetiny). příklad). To, kromě mnoha dalších faktorů vyplývajících z čistě antropické společnosti, může vést ke třem mechanismům:

• Akumulace neutrálních mutací v genových sekvencích, které ztratily svou základní funkci.
• Zkreslená genová konverze tím, že nereaguje na adaptivní evoluci.
• Výměna negativního selekčního vlivu za pozitivní selekční mechanismus.

Pohybujeme se ve složitém terénu, který zahrnuje velmi složitou genetickou terminologii, ale jedna myšlenka musí být jasná: lidské akcelerované oblasti trpí relativně vysokou rychlostí mutací Ve srovnání se zbytkem genomu a kvůli nedostatku selektivního tlaku a adaptivních reakcí jsou tyto zóny ve srovnání s jinými homininy vysoce divergentní.

• Mohlo by vás zajímat: "Teorie biologické evoluce"

Kodifikační a průkazné, nebo ne?

v tomto bodě je nezbytné zdůraznit, že 99 % lidské DNA je nekódujících, to znamená, že nepředkládá informace pro tvorbu bílkovin, a proto nepůsobí přímo na metabolismus jedince.

Ačkoli se zprvu mělo za to, že tyto segmenty DNA jsou „nevyžádané“, stále více se uznává, že hrají zásadní roli v regulaci aktivace esenciálních genů různými způsoby, protože se ukázalo, že určité oblasti mohou podporovat aktivaci nebo potlačení transkripce určitých proteiny.

To je jeden z velkých problémů lidských zrychlených oblastí, protože 92 % z nich je v nekódujících oblastech. Proto je většina těchto genetických prvků v necharakterizovaných oblastech genomu a jejich Evoluční ochrana nemusí předpovídat konkrétní rozdílnou funkci v živých bytostech. lidé.

I tak, to neznamená, že tyto vysoce mutované oblasti nereagují na lidské vlastnosti. Mnohé z nich jsou přítomny v "intergenních" oblastech, to znamená v regulačních sekvencích, které by mohly modulovat expresi nebo supresi určitých genů, které jsou kodifikovány. Tyto myšlenky musí být samozřejmě prostudovány hlouběji, aby bylo možné dospět ke spolehlivým závěrům.

Praktický příklad

Abychom porozuměli celému tomuto mutagennímu a evolučnímu konglomerátu, je nejlepší obrátit se na příklad. Máme před sebou oblast HAR1, sekvenci DNA tvořenou 118 nukleotidy; běžně nazývané báze, kvůli dusíkaté bázi, kterou každá z nich obsahuje, adenin, cytosin, thymin a guanin. Podívejme se na několik odhalujících faktů o tomto segmentu:

• Když porovnáme oblast HAR1 mezi lidmi a šimpanzi, vidíme, že existuje 18 různých bází.
• Porovnáme-li stejný region mezi kuřetem a šimpanzem, zjistíme rozdíl pouze dvou základen.
• Linie šimpanzů se od lidí odchýlila před 6 miliony let, zatímco kuřata se od lidí odchýlila před 300 miliony let.
• Tato sekvence se u ryb a žab nevyskytuje.

Tyto údaje musí něco znamenat, ne? Jinak, jaký má smysl větší variace mezi dvěma liniemi, které se diferencovaly relativně nedávno? Tato skutečnost v nás vyvolává podezření, že tato rychlá rychlost mutace může souviset s některými charakteristikami, které nás nutí definovat se jako „lidé“.

Aby to bylo zajímavější, ukázaly to další studie pět nejrychleji mutujících lidských akcelerovaných oblastí má 26krát více substitucí (mutací) než jejich šimpanzí protějšky.

Existují však rozdíly mezi HAR v lidské evoluční historii? Podle jiných zdrojů jsou rozdíly v těchto oblastech mezi archaickými homininy (neandrtálci) a moderními lidmi kolem 8 %, což dokládá např. že tato evoluční divergence, která nás charakterizuje, se musela zrychlit asi před 500 000 lety a mohla být rozhodující pro charakterizaci rodu Homo. Samozřejmě, variace v lidském genomu během naší evoluční historie mohou obsahovat mnoho odpovědí na naše vlastnosti jako druhu.

HAR a duševní poruchy

Ještě překvapivější, pokud je to možné, je vědět, že to studie pozorovaly některé mutované geny se nacházejí v blízkosti těchto akcelerovaných oblastí u pacientů s duševními poruchami jako schizofrenie, a proto se předpokládá, že by jimi mohli být ovlivněni.

Kromě toho jiný výzkum zdokumentoval, že různé genetické variace u pacientů s autismem se nacházejí v akcelerovaných oblastech. To by se mohlo promítnout do specifické modulace, pokud jde o produkci proteinů, které interagují s mozkem, což by podmínilo „normální“ fungování v chování jedince.

závěry

Jak jsme viděli, lidské zrychlené oblasti jsou segmenty DNA, které by mohly hrát zásadní roli ve vývoji lidských bytostí, tedy ty velmi zvláštní vlastnosti, které nás definují jako druh.

Kromě toho studie odhalily, že by mohly modulovat expresi určitých genů, což by podmiňovalo metabolismu jedince a tedy i jeho chování, zejména při poruchách jako je schizofrenie popř autismus.

Přestože výzkum položil některé slibné základy, je nezbytné zdůraznit, že jsme se nikdy nepřestali pohybovat v teoretických a experimentálních rámcích. Nic z toho, co je zde uvedeno, nesmí být vykládáno jako dogma nebo absolutní realita, protože stále je vyžaduje rozsáhlé období výzkumu, abychom pochopili jedinečnost těchto segmentů genetický.

Bibliografické odkazy:

• Allele, National Genome Human Research Institute. Sebráno 31. srpna in https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Alelo
• Capra, J. A., Erwin, G. D., McKinsey, G., Rubenstein, J. L. a Pollard, K. S. (2013). Mnoho lidských urychlených regionů podporuje rozvoj. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 368(1632), 20130025.
• Doan, R. N., Bae, B. I., Cubelos, B., Chang, C., Hossain, A. A., Al-Saad, S.,... & Gascon, G. G. (2016). Mutace v lidských zrychlených oblastech narušují poznávání a sociální chování. Cell, 167(2), 341-354.
• Hubisz, M. J. a Pollard, K. S. (2014). Zkoumání geneze a funkcí Human Accelerated Regions vrhá světlo na jejich roli v lidské evoluci. Současný názor v genetice & vývoji, 29, 15-21.
• Katzman, S., Kern, A. D., Pollard, K. S., Salama, S. R. a Haussler, D. (2010). GC-objektivní evoluce v blízkosti lidských urychlených oblastí. PLoS Genet, 6(5), e1000960.
• Levchenko, A., Kanapin, A., Samsonova, A., & Gainetdinov, R. R. (2018). Lidské zrychlené oblasti a další variace sekvencí specifických pro člověka v kontextu evoluce a jejich význam pro vývoj mozku. Genomová biologie a evoluce, 10(1), 166-188.
• Co je to nekódující DNA. Genetics Home Reference. Sebráno 31. srpna in https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/noncodingdna