Vad är mänskliga accelererade regioner?

Human Accelerated Regions (HAR) är en uppsättning segment av det mänskliga genomet som, trots att de delas med andra ryggradsdjur, observeras på ett anmärkningsvärt annorlunda sätt i vår art.

Vad skiljer oss från en schimpans? Beteenden, kognitiva uttryck och förmågan att skapa språk och civilisationer är en reflektion av människans neurologiska utveckling på två olika nivåer: den ena genetiska och den andra kulturell. För att reda ut hemligheterna bakom dessa egenskaper som gör oss så olika från andra djurarter, är det nödvändigt att gå till vår evolutionära historia och genetiska kartläggning.

Mänskliga accelererade regioner eller HAR försöker svara på denna imponerande fråga, eftersom variationen i loci (fasta positioner av en kromosom) mellan arter likheter, såsom människor och schimpanser, kan delvis vara svaret på den evolutionära motor som har lett oss till en "dominerande" position som art i Landa.

• Relaterad artikel: "Delar av den mänskliga hjärnan (och funktioner)"

Human Accelerated Regions: Nyckeln till beteende

Jämförande genomik behandlar studien likheterna och skillnaderna mellan uppsättningen gener i kromosomerna på planetens organismer.

Denna vetenskapliga disciplin försöker upptäcka vilka egenskaper som har fixerats genom naturligt urval genom hela tid, för att förstå de olika evolutionära påtryckningar som levande varelser har utsatts för under hela sitt liv. generationer.

Att förstå dessa underliggande mekanismer som driver levande varelser att variera över tiden, är det nödvändigt att klargöra att det finns ett fenomen med "genetisk rening" i den naturliga världen.

Vad händer när vi avviker från naturligt urval?

Det är nödvändigt att notera att negativt urval är en evolutionär mekanism genom vilken alleler skadliga (var och en av två eller flera versioner av en gen) för en art elimineras med tiden, vilket "renar" populationens genpool.

Till exempel kommer ett djur som uppvisar en mutation som inte är fördelaktigt för samhället där det lever att få färre avkomlingar eller kommer att dö snabbare (populationsgenetiska mekanismer), vilket kommer att eliminera den skadliga allelen genom generationerna. generationer. Om en fågel föds utan öga på grund av en mutation, skulle du förvänta dig att den förökar sig mindre eller jagas snabbare än resten, eller hur?

Men... hur är det med människor? att vi har blivit av med denna mekanism av negativt urval, eftersom i en värld från västerländsk synvinkel, individens överlevnadsgrad påverkas inte av dess mutationshinder, så länge medicinen tillåter det (till exempel autoimmuna sjukdomar eller saknade lemmar). exempel). Detta, bland många andra faktorer som är ett resultat av ett rent antropiskt samhälle, kan leda till tre mekanismer:

• Ackumulering av neutrala mutationer i gensekvenser som har förlorat sin väsentliga funktion.
• Partisk genomvandling genom att inte svara på adaptiv evolution.
• Utbyte av en negativ selektionsinverkan mot en positiv selektionsmekanism.

Vi rör oss i knepig terräng som innehåller mycket komplex genetisk terminologi, men en idé måste vara tydlig: mänskliga accelererade regioner lider av relativt snabba mutationshastigheter Jämfört med resten av genomet, och på grund av brist på selektivt tryck och adaptiva svar, är dessa zoner mycket divergerande jämfört med andra homininer.

• Du kanske är intresserad av: "Teorin om biologisk evolution"

Kodifierande och avgörande, eller inte?

I denna punkt, det är viktigt att betona att 99 % av mänskligt DNA är icke-kodande, det vill säga den presenterar inte information för produktion av proteiner och verkar därför inte direkt på individens metabolism.

Även om man först trodde att dessa DNA-segment var "skräp", inser man alltmer att de spelar väsentliga roller i regleringen av aktivering av essentiella gener på olika sätt, eftersom det har visat sig att vissa regioner kan främja aktiveringen eller undertryckandet av transkriptionen av vissa proteiner.

Detta är ett av de stora problemen med mänskliga accelererade regioner, eftersom 92% av dem är i icke-kodande regioner. Därför finns de flesta av dessa genetiska element i okarakteriserade områden av genomet och deras Evolutionär bevarande behöver inte förutsäga en specifik differentiell funktion hos levande varelser. människor.

Ändå, detta betyder inte att dessa mycket muterade områden inte svarar på mänskliga egenskaper. Många av dem finns i "intergena" regioner, det vill säga regulatoriska sekvenser som skulle kunna modulera uttrycket eller undertryckandet av vissa gener som är kodifierade. Naturligtvis måste dessa idéer studeras mer djupgående för att nå tillförlitliga slutsatser.

Ett praktiskt exempel

För att förstå allt detta mutagena och evolutionära konglomerat är det bäst att vi vänder oss till ett exempel. Vi har framför oss HAR1-regionen, en DNA-sekvens som består av 118 nukleotider; vanligtvis kallade baser, på grund av den kvävehaltiga basen som var och en av dem innehåller, adenin, cytosin, tymin och guanin. Låt oss titta på några avslöjande fakta om detta segment:

• När vi jämför HAR1-regionen mellan människor och schimpanser ser vi att det finns 18 olika baser.
• Om samma region jämförs mellan en kyckling och en schimpans finner vi bara en skillnad på två baser.
• Schimpansens härstamning avvek från människor för 6 miljoner år sedan, medan kycklingar avvek från människor för 300 miljoner år sedan.
• Denna sekvens finns inte i fiskar och grodor.

Dessa uppgifter måste betyda något, eller hur? Annars, vad är poängen med att det uppstår mer variation mellan två linjer som har särskiljt relativt nyligen? Detta faktum får oss att misstänka att denna snabba mutationshastighet kan vara korrelerad med vissa egenskaper som gör att vi definierar oss själva som "människor".

För att göra saken mer intressant har andra studier visat det de fem snabbast muterande mänskliga accelererade regionerna har 26 gånger fler substitutioner (mutationer) än sina schimpansmotsvarigheter.

Men finns det skillnader mellan HAR i människans evolutionära historia? Enligt andra källor är skillnaderna i dessa regioner mellan arkaiska homininer (neandertalare) och moderna människor runt 8%, vilket exemplifierar att denna evolutionära divergens som kännetecknar oss måste ha accelererat för omkring 500 000 år sedan, och kunde ha varit avgörande för karaktäriseringen av släktet Homo. Naturligtvis kan variationerna i det mänskliga genomet genom vår evolutionära historia innehålla mycket av svaret på våra egenskaper som art.

HAR och psykiska störningar

Ännu mer överraskande, om möjligt, är att veta att studier har observerat det vissa muterade gener finns i närheten av dessa accelererade regioner hos patienter med psykiska störningar som den schizofreni, och därför postuleras det att de skulle kunna påverkas av dem.

Utöver detta har annan forskning dokumenterat att olika genetiska variationer hos autismpatienter finns i accelererade regioner. Detta skulle kunna översättas till en specifik modulering när det gäller produktionen av proteiner som interagerar med hjärnan, vilket skulle villkora en "normal" funktion i individens beteende.

Slutsatser

Som vi har sett, accelererade människans regioner är segment av DNA som kan spela en viktig roll i utvecklingen av människor, det vill säga de där mycket speciella egenskaperna som definierar oss som art.

Dessutom har studier visat att de kunde modulera uttrycket av vissa gener, vilket skulle villkora individens ämnesomsättning och därför hans beteende, särskilt vid störningar som schizofreni eller autism.

Så mycket som forskningen har lagt några lovande grunder, är det viktigt att understryka att vi aldrig har slutat röra oss i teoretiska och experimentella ramar. Inget av det som står här får tolkas som en dogm eller en absolut verklighet, eftersom det fortfarande är det kräver en lång tids forskning för att förstå det unika med dessa segment genetisk.

Bibliografiska referenser:

• Allele, National Genome Human Research Institute. Insamlad den 31 augusti in https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Alelo
• Capra, J. A., Erwin, G. D., McKinsey, G., Rubenstein, J. L., & Pollard, K. S. (2013). Många mänskliga accelererade regioner är utvecklingsförstärkare. 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). Mutationer i mänskliga accelererade regioner stör kognition och socialt beteende. Cell, 167(2), 341-354.
• Hubisz, M. J. & Pollard, K. S. (2014). Att utforska tillkomsten och funktionerna hos mänskliga accelererade regioner kastar ljus över deras roll i mänsklig evolution. Aktuell opinion inom genetik & utveckling, 29, 15-21.
• Katzman, S., Kern, A. D., Pollard, K. S., Salama, S. R., & Haussler, D. (2010). GC-biased evolution nära mänskliga accelererade regioner. PLoS Genet, 6(5), e1000960.
• Levchenko, A., Kanapin, A., Samsonova, A., & Gainetdinov, R. R. (2018). Mänskliga accelererade regioner och andra mänskliga specifika sekvensvariationer i evolutionens sammanhang och deras relevans för hjärnans utveckling. Genome biology and evolution, 10(1), 166-188.
• Vad är icke-kodande DNA. Genetik Hem Referens. Insamlad den 31 augusti in https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/noncodingdna