Wat zijn menselijke versnelde regio's?

Human Accelerated Regions (HAR's) zijn een reeks segmenten van het menselijk genoom die, ondanks dat ze worden gedeeld met andere gewervelde dieren, bij onze soort op een opmerkelijk andere manier worden waargenomen.

Wat maakt ons anders dan een chimpansee? Gedragingen, cognitieve uitdrukkingen en het vermogen om talen en beschavingen te genereren zijn een weerspiegeling van de neurologische ontwikkeling van de mens op twee verschillende niveaus: het ene genetisch en het andere cultureel. Dus om de geheimen te ontrafelen van deze kenmerken die ons zo anders maken dan andere diersoorten, is het noodzakelijk om naar onze evolutionaire geschiedenis en genetische mapping te gaan.

Menselijke versnelde regio's of HAR's proberen deze indrukwekkende vraag te beantwoorden, aangezien de variatie in loci (vaste posities van een chromosoom) tussen soorten overeenkomsten, zoals mensen en chimpansees, zouden gedeeltelijk het antwoord kunnen zijn op de evolutionaire motor die ons tot een "dominante" positie als soort in de Land.

• Gerelateerd artikel: "Delen van het menselijk brein (en functies)"

Door mensen versnelde regio's: de sleutel tot gedrag

Comparative genomics gaat over de studie de overeenkomsten en verschillen tussen de reeks genen in de chromosomen van de organismen van de planeet.

Deze wetenschappelijke discipline probeert te ontdekken welke kenmerken door natuurlijke selectie in de loop van de tijd zijn vastgelegd tijd, om de verschillende evolutionaire druk te begrijpen waaraan levende wezens gedurende hun hele leven zijn blootgesteld. generaties.

Begrijpen deze onderliggende mechanismen die levende wezens ertoe aanzetten om in de loop van de tijd te variëren, is het noodzakelijk om te verduidelijken dat er een fenomeen is van "genetische zuivering" in de natuurlijke wereld.

Wat gebeurt er als we afwijken van natuurlijke selectie?

Het is noodzakelijk op te merken dat negatieve selectie een evolutionair mechanisme is waardoor allelen schadelijk (elk van twee of meer versies van een gen) voor een soort worden na verloop van tijd geëlimineerd, waardoor de genenpool van de populatie wordt "gezuiverd".

Een dier dat bijvoorbeeld een mutatie vertoont die niet gunstig is voor de gemeenschap waarin het leeft, zal minder nakomelingen hebben of zullen sneller sterven (populatiegenetica-mechanismen), waardoor dat schadelijke allel door de generaties heen zal worden geëlimineerd. generaties. Als een vogel door een mutatie zonder oog wordt geboren, zou je verwachten dat hij zich minder voortplant of sneller wordt bejaagd dan de rest, toch?

Maar... hoe zit het met mensen? dat we van dit mechanisme van negatieve selectie af zijn, omdat in een wereld vanuit westers standpunt de overlevingskans van het individu wordt niet beïnvloed door zijn mutatiebelemmeringen, zolang de geneeskunde dit toelaat (bijvoorbeeld auto-immuunziekten of ontbrekende ledematen). voorbeeld). Dit zou, naast vele andere factoren die het gevolg zijn van een puur antropische samenleving, kunnen leiden tot drie mechanismen:

• Accumulatie van neutrale mutaties in gensequenties die hun essentiële functie hebben verloren.
• Vooringenomen genconversie door niet te reageren op adaptieve evolutie.
• Inruil van een negatieve selectie-invloed voor een positief selectiemechanisme.

We bewegen ons op lastig terrein met zeer complexe genetische terminologie, maar één idee moet duidelijk zijn: menselijke versnelde regio's lijden onder relatief hoge mutatiesnelheden Vergeleken met de rest van het genoom, en door een gebrek aan selectieve druk en adaptieve reacties, lopen deze zones sterk uiteen in vergelijking met andere mensachtigen.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "De theorie van biologische evolutie"

Codificerend en sluitend, of niet?

Op dit punt, het is essentieel om te benadrukken dat 99% van het menselijk DNA niet-coderend is, dat wil zeggen, het bevat geen informatie voor de productie van eiwitten en werkt daarom niet rechtstreeks in op het metabolisme van het individu.

Hoewel aanvankelijk werd gedacht dat deze DNA-segmenten "junk" waren, wordt steeds meer erkend dat ze een essentiële rol spelen bij de regulatie van de activering van essentiële genen op verschillende manieren, aangezien is aangetoond dat bepaalde regio's de activering of repressie van de transcriptie van bepaalde eiwitten.

Dit is een van de grote problemen van door mensen versnelde regio's, aangezien 92% van hen zich in niet-coderende regio's bevindt. Daarom bevinden de meeste van deze genetische elementen zich in niet-gekarakteriseerde gebieden van het genoom en hun Evolutionaire instandhouding hoeft geen specifieke differentiële functie in levende wezens te voorspellen. mensen.

Toch, dit betekent niet dat deze sterk gemuteerde gebieden niet reageren op menselijke kenmerken. Velen van hen zijn aanwezig in "intergene" regio's, dat wil zeggen regulerende sequenties die de expressie of onderdrukking van bepaalde gecodificeerde genen zouden kunnen moduleren. Natuurlijk moeten deze ideeën grondiger worden bestudeerd om tot betrouwbare conclusies te komen.

Een praktisch voorbeeld

Om al dit mutagene en evolutionaire conglomeraat te begrijpen, kunnen we het beste een voorbeeld nemen. We hebben voor ons het HAR1-gebied, een DNA-sequentie die bestaat uit 118 nucleotiden; gewoonlijk basen genoemd vanwege de stikstofhoudende base die elk van hen bevat, adenine, cytosine, thymine en guanine. Laten we eens kijken naar enkele onthullende feiten over dit segment:

• Als we de HAR1-regio tussen mensen en chimpansees vergelijken, zien we dat er 18 verschillende basen zijn.
• Als dezelfde regio wordt vergeleken tussen een kip en een chimpansee, vinden we slechts een verschil van twee basen.
• De afstamming van chimpansees week 6 miljoen jaar geleden af ​​van mensen, terwijl kippen 300 miljoen jaar geleden van mensen afweken.
• Deze volgorde is niet aanwezig in vissen en kikkers.

Deze gegevens moeten toch iets betekenen? Wat is anders het nut van meer variatie tussen twee afstammingslijnen die relatief recentelijk zijn gedifferentieerd? Dit feit doet ons vermoeden dat deze snelle mutatiesnelheid gecorreleerd kan zijn met enkele kenmerken waardoor we onszelf definiëren als "mensen".

Om het nog interessanter te maken, hebben andere onderzoeken dat aangetoond de vijf snelst muterende menselijke versnelde regio's hebben 26 keer meer vervangingen (mutaties) dan hun chimpansee-tegenhangers.

Maar zijn er verschillen tussen HAR's in de menselijke evolutionaire geschiedenis? Volgens andere bronnen zijn de verschillen in deze regio's tussen archaïsche mensachtigen (Neanderthalers) en moderne mensen ongeveer 8%, wat een voorbeeld is dat deze evolutionaire divergentie die ons kenmerkt ongeveer 500.000 jaar geleden moet zijn versneld en doorslaggevend zou kunnen zijn geweest voor de karakterisering van het geslacht Homo. Natuurlijk kunnen de variaties in het menselijk genoom gedurende onze evolutionaire geschiedenis een groot deel van het antwoord op onze kenmerken als soort bevatten.

HAR's en psychische stoornissen

Nog verrassender, indien mogelijk, is te weten dat studies dat hebben waargenomen bepaalde gemuteerde genen worden gevonden in de buurt van deze versnelde regio's bij patiënten met psychische stoornissen als de schizofrenie, en daarom wordt aangenomen dat ze erdoor kunnen worden beïnvloed.

Afgezien hiervan heeft ander onderzoek gedocumenteerd dat verschillende genetische variaties bij autismepatiënten worden gevonden in versnelde regio's. Dit zou zich kunnen vertalen in een specifieke modulatie als het gaat om de productie van eiwitten die interageren met de hersenen, wat een "normaal" functioneren in het gedrag van het individu zou bepalen.

conclusies

Zoals we hebben gezien, versnelden de menselijke regio's zijn stukjes DNA die een essentiële rol zouden kunnen spelen in de ontwikkeling van de mens, dat wil zeggen, die zeer speciale kenmerken die ons als soort definiëren.

Bovendien hebben onderzoeken aangetoond dat ze de expressie van bepaalde genen kunnen moduleren, wat de conditie zou bepalen metabolisme van het individu en dus zijn gedrag, vooral bij aandoeningen zoals schizofrenie of autisme.

Hoewel het onderzoek enkele veelbelovende fundamenten heeft gelegd, is het essentieel om te onderstrepen dat we nooit zijn gestopt met bewegen in theoretische en experimentele kaders. Niets van wat hier wordt gezegd, moet worden geïnterpreteerd als een dogma of een absolute realiteit, aangezien het stil is vereist een uitgebreide periode van onderzoek om de uniciteit van deze segmenten te begrijpen genetisch.

Bibliografische referenties:

• Allel, National Genome Human Research Institute. Verzameld op 31 augustus in https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Alelo
• Kapra, J. A., Erwin, G. D., McKinsey, G., Rubenstein, J. L., & Pollard, K. S. (2013). Veel door de mens versnelde regio's zijn ontwikkelingsversterkers. Filosofische transacties van de Royal Society B: biologische wetenschappen, 368(1632), 20130025.
• Doan, R. N., Bae, B. I., Cubelos, B., Chang, C., Hossain, A. A., Al-Saad, S.,... & Gascon, G. G. (2016). Mutaties in door mensen versnelde regio's verstoren cognitie en sociaal gedrag. Cel, 167(2), 341-354.
• Hubisz, M. J., & Pollard, K. S. (2014). Het onderzoeken van het ontstaan ​​en de functies van Human Accelerated Regions werpt licht op hun rol in de menselijke evolutie. Huidige mening over genetica en ontwikkeling, 29, 15-21.
• Katzman, S., Kern, A. D., Pollard, K. S., Salama, S. R., & Haussler, D. (2010). GC-vooringenomen evolutie in de buurt van door mensen versnelde regio's. PLoS Genet, 6(5), e1000960.
• Levchenko, A., Kanapin, A., Samsonova, A., & Gainetdinov, R. R. (2018). Menselijke versnelde regio's en andere mensspecifieke sequentievariaties in de context van evolutie en hun relevantie voor hersenontwikkeling. Genoombiologie en evolutie, 10(1), 166-188.
• Wat is niet-coderend DNA. Genetica Home-referentie. Verzameld op 31 augustus in https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/noncodingdna