Kaj so človeške pospešene regije?

Človeške pospešene regije (HAR) so niz segmentov človeškega genoma ki so kljub temu, da si jih delimo z drugimi vretenčarji, pri naši vrsti opaženi na izjemno drugačen način.

V čem se razlikujemo od šimpanza? Vedenja, kognitivni izrazi in sposobnost ustvarjanja jezikov in civilizacij so a odraz nevrološkega razvoja človeka na dveh različnih ravneh: genetski in drugi kulturno. Da bi torej razkrili skrivnosti teh značilnosti, zaradi katerih se tako razlikujemo od drugih živalskih vrst, se moramo obrniti na našo evolucijsko zgodovino in genetsko kartiranje.

Človeške pospešene regije ali HAR skušajo odgovoriti na to impresivno vprašanje, saj je razlika v lokusih (fiksnih položajih kromosoma) med vrstami podobnosti, kot so ljudje in šimpanzi, so lahko deloma odgovor na evolucijski motor, ki nas je pripeljal do "prevladujočega" položaja vrste v Zemljišče.

• Sorodni članek: "Deli človeških možganov (in funkcije)"

Človeško pospešene regije: ključ do vedenja

S študijem se ukvarja primerjalna genomika podobnosti in razlike med naborom genov v kromosomih organizmov planeta.

Ta znanstvena disciplina poskuša odkriti, katere lastnosti je naravna selekcija določila vseskozi časa, da bi razumeli različne evolucijske pritiske, ki so jim bila živa bitja izpostavljena skozi svoje življenje. generacije.

Razumeti ti osnovni mehanizmi, ki spodbujajo živa bitja, da se skozi čas spreminjajo, je treba pojasniti, da v naravnem svetu obstaja pojav "genetskega čiščenja".

Kaj se zgodi, ko odstopamo od naravne selekcije?

Opozoriti je treba, da je negativna selekcija evolucijski mehanizem, s katerim aleli škodljivi (vsaka od dveh ali več različic gena) za vrsto se sčasoma izločijo in "prečistijo" genski sklad populacije.

Na primer, žival, ki predstavlja mutacijo, ki ni koristna za skupnost, v kateri živi, ​​bo imela manj potomcev oz. bodo umrli hitreje (mehanizmi populacijske genetike), kar bo izločilo ta škodljivi alel skozi generacije. generacije. Če se ptica zaradi mutacije rodi brez očesa, bi pričakovali, da se bo manj razmnoževala ali pa bo lovljena hitreje kot ostale, kajne?

ampak... kaj pa ljudje? da smo se znebili tega mehanizma negativne selekcije, saj je v svetu z zahodnega vidika stopnja preživetja posameznika ni pod vplivom svojih mutacijskih ovir, dokler medicina to dopušča (na primer avtoimunske bolezni ali manjkajoči udi). primer). To, poleg mnogih drugih dejavnikov, ki izhajajo iz popolnoma antropične družbe, lahko vodi do treh mehanizmov:

• Kopičenje nevtralnih mutacij v genskih sekvencah, ki so izgubile svojo bistveno funkcijo.
• Pristranska genska pretvorba zaradi neodzivnosti na prilagodljivo evolucijo.
• Zamenjava negativnega selekcijskega vpliva za pozitivni selekcijski mehanizem.

Premikamo se po zapletenem terenu, ki vključuje zelo zapleteno genetsko terminologijo, vendar mora biti ena ideja jasna: človeške pospešene regije trpijo za razmeroma hitrimi stopnjami mutacije V primerjavi s preostalim genomom in zaradi pomanjkanja selektivnega pritiska in prilagoditvenih odzivov so te cone zelo različne v primerjavi z drugimi hominini.

• Morda vas zanima: "Teorija biološke evolucije"

Kodificirajoče in dokončno ali ne?

V tej točki, bistveno je poudariti, da je 99 % človeške DNK nekodirane, to pomeni, da ne predstavlja informacij za proizvodnjo beljakovin in zato ne deluje neposredno na metabolizem posameznika.

Čeprav se je sprva mislilo, da so ti segmenti DNK "smeti", se vedno bolj priznava, da igrajo bistveno vlogo pri regulaciji aktivacijo esencialnih genov na različne načine, saj se je izkazalo, da lahko določene regije spodbujajo aktivacijo ali zatiranje transkripcije določenih beljakovine.

To je ena od velikih težav človeško pospešenih regij, saj jih je 92 % v nekodirajočih regijah. Zato je večina teh genetskih elementov v neopredeljenih območjih genoma in njihovih Evolucijskemu ohranjanju ni treba napovedati posebne diferencialne funkcije v živih bitjih. ljudi.

Četudi, to ne pomeni, da se ta zelo mutirana področja ne odzivajo na človeške lastnosti. Veliko jih je prisotnih v "medgenskih" regijah, to je regulatornih sekvencah, ki bi lahko modulirale izražanje ali zatiranje določenih genov, ki so kodificirani. Seveda je treba te ideje podrobneje preučiti, da pridemo do zanesljivih zaključkov.

Primer iz prakse

Da bi razumeli ves ta mutageni in evolucijski konglomerat, je najbolje, da se obrnemo na primer. Pred nami je regija HAR1, zaporedje DNK, sestavljeno iz 118 nukleotidov; splošno imenovane baze, zaradi dušikove baze, ki jo vsaka od njih vsebuje, adenin, citozin, timin in gvanin. Oglejmo si nekaj zanimivih dejstev o tem segmentu:

• Ko primerjamo regijo HAR1 med ljudmi in šimpanzi, vidimo, da obstaja 18 različnih baz.
• Če primerjamo isto regijo med piščancem in šimpanzom, ugotovimo le razliko dveh osnov.
• Linija šimpanzov se je od ljudi ločila pred 6 milijoni let, medtem ko so se kokoši od ljudi ločile pred 300 milijoni let.
• To zaporedje ni prisotno pri ribah in žabah.

Ti podatki morajo nekaj pomeniti, kajne? V nasprotnem primeru, kakšen smisel ima več variacij, ki se pojavljajo med dvema linijama, ki sta se relativno nedavno razlikovali? Zaradi tega dejstva sumimo, da je ta hitra stopnja mutacije morda povezana z nekaterimi lastnostmi, zaradi katerih se opredeljujemo kot "ljudje".

Da je zadeva bolj zanimiva, so to pokazale tudi druge študije pet najhitreje mutirajočih človeških pospešenih regij ima 26-krat več substitucij (mutacij) kot njihovi primerki pri šimpanzih.

Toda ali obstajajo razlike med HAR v človeški evolucijski zgodovini? Po drugih virih je razlika v teh regijah med arhaičnimi hominini (neandertalci) in sodobnimi ljudmi okoli 8 %, kar ponazarja da se je to evolucijsko razhajanje, ki nas označuje, moralo pospešiti pred približno 500.000 leti in bi lahko bilo odločilno za karakterizacijo rodu Homo. Seveda lahko variacije v človeškem genomu skozi našo evolucijsko zgodovino vsebujejo veliko odgovora na naše značilnosti kot vrste.

HAR in duševne motnje

Še bolj presenetljivo, če je mogoče, je vedeti, da so študije to opazile pri bolnikih z duševnimi motnjami se v bližini teh pospešenih regij nahajajo določeni mutirani geni kot shizofrenija, zato se domneva, da bi lahko nanje vplivali.

Poleg tega so druge raziskave dokumentirale, da se različne genetske variacije pri bolnikih z avtizmom nahajajo v pospešenih regijah. To bi se lahko prevedlo v specifično modulacijo, ko gre za proizvodnjo proteinov, ki sodelujejo z možgani, kar bi pogojevalo "normalno" delovanje v posameznikovem vedenju.

zaključki

Kot smo videli, je človek pospešil regije so segmenti DNK, ki bi lahko igrali bistveno vlogo pri razvoju človeških bitij, torej tiste prav posebne lastnosti, ki nas opredeljujejo kot vrsto.

Poleg tega so študije pokazale, da bi lahko modulirali izražanje določenih genov, kar bi pogojevalo metabolizem posameznika in s tem njegovo vedenje, predvsem pri motnjah, kot je shizofrenija oz avtizem.

Čeprav je raziskava postavila nekaj obetavnih temeljev, je bistveno poudariti, da se v nobenem trenutku nismo nehali gibati v teoretičnih in eksperimentalnih okvirih. Nobenega od tukaj navedenega ne smemo razlagati kot dogmo ali absolutno resničnost, saj je še vedno zahteva obsežno obdobje raziskav, da bi razumeli edinstvenost teh segmentov genetski.

Bibliografske reference:

• Allele, Nacionalni inštitut za raziskave človeškega genoma. Zbrano 31. avgusta v https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Alelo
• Capra, J. A., Erwin, G. D., McKinsey, G., Rubenstein, J. L. in Pollard, K. S. (2013). Številne človeške pospešene regije so pospeševalci razvoja. 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.,... & Gaskonj, G. g. (2016). Mutacije v človeških pospešenih regijah motijo ​​kognicijo in družbeno vedenje. Celica, 167 (2), 341-354.
• Hubiš, M. J. in Pollard, K. S. (2014). Raziskovanje geneze in funkcij človeških pospešenih regij osvetljuje njihovo vlogo v človeški evoluciji. Trenutno mnenje o genetiki in razvoju, 29, 15-21.
• Katzman, S., Kern, A. D., Pollard, K. S., Salama, S. R. in Haussler, D. (2010). GC-pristranski razvoj blizu človeško pospešenih regij. PLoS Genet, 6(5), e1000960.
• Levčenko, A., Kanapin, A., Samsonova, A., & Gainetdinov, R. R. (2018). Človeške pospešene regije in druge za človeka specifične variacije zaporedja v kontekstu evolucije in njihov pomen za razvoj možganov. Genomska biologija in evolucija, 10 (1), 166-188.
• Kaj je nekodirajoča DNK. Genetics Home Reference. Zbrano 31. avgusta v https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/noncodingdna