سه ژن سوپرشارژ تکامل مغز انسان است

سه ژن تقریبا یکسان می تواند توضیح دهد که چگونه 0.5 لیتر ماده خاکستری در اجداد اولیه انسان تبدیل به ارگ 1.4 لیتر است که گونه ما را بسیار موفق و متمایز ساخته است. ژن های شناسایی شده نیز می توانند به توضیح اینکه چگونه مغز گاهی اوقات اشتباه می رود و منجر به اختلالات عصبی می شود کمک می کند.ژن ها، فرزندان یک ژن توسعه دهنده باستانی که طی تکامل تکامل یافته و تغییر می کنند، به لیست روزافزونی DNA متصل شده در انکشاف مغز انسان افزوده می شود. جیمز نوونان، ژنومیکای تکاملی در دانشگاه ییل می گوید که آنها از این جهت برجسته هستند، زیرا در مورد نحوه کار سحر و جادو آنها بسیار مورد توجه بوده است. محققان نشان داده اند که این سه نفر تعداد سلول های عصبی بالقوه را در بافت مغزی افزایش می دهد و یک تیم حتی متوقف کننده ارتباطات پروتئینی است که احتمالا مسئول آن است. نونان می افزاید: “این پروتئین های جدید هستند که به طور بالقوه مسیر بسیار مهمی در رشد مغز در یک راه بسیار قدرتمند را تغییر می دهند.”

تا به حال، این چهار ژن به نظر می رسید یک، NOTCH2NL، خود را spinoff از خانواده ژن NOTCH، که کنترل زمان توسعه در همه چیز از مگس میوه به نهنگ ها. اما دو مطالعه در شماره 31 ماه مه Cell متوجه یک سری حوادث ژنتیکی در تاریخ تکاملی اخیر شده است که چهار ژن NOTCH2NL بسیار نزدیک را در انسان ایجاد کرده اند (نگاه کنید به گرافیک زیر).دیوید هاوسلر، یک متخصص زیست شناسی در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز و همکارانش در دنباله ای از ژن ها پس از کشف کردند که مسیر NOTCH در مدل های مغز انسان آزمایش کننده مغز انسان و مغز مغز در حال رشد متفاوت عمل می کند. NOTCH2NL در ارگانوئیک ماکاک گم شد و تجزیه و تحلیل های بعدی نیز نشان داد که در دیگر مین ها غیر انسان نیز هست. این پیشنهاد NOTCH2NL ممکن است نقش منحصر به فرد در تکامل انسان بازی کند.بازسازی کرد. آنها نتیجه گرفتند که در طی تکرار DNA، شاید 14 میلیون سال پیش، بخشی از ژن NOTCH2 اجدادی به اشتباه کپی می شد. “ژن” جدید ناقص و غیرفعال بود، اما حدود 11 میلیون سال بعد، درست قبل از اینکه مغز انسان ها شروع به رشد کرد، یک قطعه اضافی از NOTCH2 به این نسخه وارد شد، که ژن را عملی ساخت. فرانک جیکوبز، یکی از نویسندگان مقدماتی این مقاله و یک ژنومیست تکاملی در دانشگاه آمستردام می گوید: “این رویداد نشان دهنده تولد ژن های NOTCH2NL است که در حال حاضر در مغز ما وجود دارد.”پس از آن، آن ژن فعال NOTCH2NL دو بار بیشتر تکثیر شد و سه ژن ACTCH2NL فعال در یک ردیف در یک انتهای کروموزوم 1 انسان و یک نسخه غیر فعال در انتهای دیگر به دست آمد. نسخه های ژنی می توانند نیروهای تکاملی نیرومند باشند، زیرا یک نسخه کار شایسته خود را ادامه می دهد و دیگران را قادر به انجام کاری جدید می کند.

پیر وندرالهن ، یک متخصص مغز و اعصاب توسعه یافته در دانشگاه آزاد دانشگاه بروکسل، مجموعه ای از ژن ها را کشف کرد وقتی که راهی پیدا کرد تا بافت مغز جنین انسان را برای ژن های تکثیر شده نمایش دهد. برای پیدا کردن آنچه که انجام می دهند، تیم او فعالیت NOTCH2NL را در بافت مغزی کشت می کند. بافت ساخته شده بیشتر سلول های بنیادی، آنها در مقاله سلول دوم گزارش یافته های تکمیلی که پیش از این بهار توسط ویلند هاتنر، یک متخصص مغز و اعصاب در مؤسسه سلول های مولکولی زیست شناسی و ژنتیک ماکس پلانک در درسدن آلمان، گزارش شده است. او و تیمش تصمیم گرفتند بر روی NOTCH2NL تمرکز کنند (که آنها فکر می کردند ژن تک) پس از پیدا کردن آن بسیار فعال در سلول های مغزی جنین بود. هنگامی که آنها یک ژن NOTCH2NL انسان را به بافت مغز مبتلا به جنین موش اختصاص می دهند، سلول های بنیادی بیشتری تولید می شوند. محققان در ماه مارس 21 در eLife گزارش دادند که این نشان می دهد که ژن های انسانی تخصص تخصص این سلول ها را تاخیر می دهند تا بتوانند بسیاری از نسخه های خود را تولید کنند.در حال حاضر، در مقاله سلول خود، وندرالهن و همکارانش جزئیات مولكولي چگونگي كار كردن NOTCH2NL براي تقويت ساختن نورون را توصيف مي كنند. آنها دریافتند که پروتئین NOTCH2NL یک گام کلیدی در یک مسیر سیگنالینگ را متوقف می کند که باعث می شود سلول های بنیادی تمایز و متوقف کردن تقسیم شوند. در نتیجه، سلول ها همچنان ادامه می یابند و نسل بعدی تولید می کنند، و در نهایت باعث تولید یک محصول بزرگتر از نورون ها می شود. Noonan می گوید: “این واقعا اطلاعات بیولوژیکی محرمانه است. “در مطالعات دیگر در مورد ژن های دخیل در تکامل انسان، بسیار دشوار است که یک خط از تفاوت ژنتیکی به فنوتیپ به یک مکانیزم بیوشیمیایی که مسئول آن است، رسم کنیم.”

هاوسلر می گوید محل سه ژن ACTCH2NL فعال است. آنها در میانه DNA دخیل در اوتیسم، اسکیزوفرنی و سندرم تاخیر رشد هستند. چنین DNA تکراری مستعد ابتلا به تکثیر بیشتر و یا از دست دادن DNA در طی تکثیر است، و بی ثباتی یکی از نشانه های این اختلالات است. به گرگ ورای ، یک متخصص تکاملی تکامل یافته در دانشگاه دوک در دورام، کارولینای شمالی، این سرنخ به بیماری های مغزی، نتیجه قطعی ترین نتیجه است. او می گوید: “این ژن ها به احتمال زیاد نقش مهمی در رشد قشر می کنند و نادرستی به بیماری منجر می شود.”

ورای کمتر متقاعد شده است که ژن ها نقش منحصر به فردی در تکامل انسان ایفا می کنند، زیرا منطقه کروموزومی که در آن ساکن هستند، پیچیده و دشوار است و همچنین شواهدی برای تفاوت تکاملی در عملکرد ژن بین انسان و گونه های دیگر غیر مستقیم است.

اما هاوسلر معتقد است که این ژن ها نقش کلیدی در گسترش انسانی انسانی دارند. او میگوید: “یک تغییر آن را به تنهایی انجام نداد، اما بعضی از آنها اساسیتر از دیگران است.” “NOTCH2NL یک شات در این است.”

منبع : http://www.sciencemag.org