Postoje samo neki djelovi DNK lanaca koje se evolucija ne usuđuje da podešava. Na primjer, kod sisara postoje takve kodirane sekvence, koje su ostale netaknute milionima godina.

Foto: Ilustracija, Pixabay

Ljudi su čudan izuzetak, jer su, iz nekog razloga, lanci koje su dugo određivali osobine naših drevnih predaka, iznenada obogaćeni u jednom kratkom evolucionom periodu.

Naučnici su ih nazvali „ubrzani regioni čovjeka“ (HAR) i smatraju da bi bar neki od tih regiona mogli da stoje iza brojnih kvaliteta koje ljude izdvajaju od njihovih bliskih rođaka, poput šimpanzi.

Predvođen kompjuterskim biologom Kejti Polard, direktorkom Gledston instituta za biotehnologiju u SAD, tim istraživača identifikovao je pomenute regione u DNK lancu prije skoro dvije decenije dok je upoređivao genome čovjeka i šimpanze.

U novoj studiji, tim Polardove je otkrio da je tri-de savijanje ljudske DNK u jezgru ključni faktor za našu vrstu.

Zamislite dužinu DNK našeg poslednjeg zajedničkog pretka sa šimpanzama kao dugačku maramu omotanu oko vašeg vrata, sa prugama raznih boja koje se protežu po cijeloj dužini.

Potom zamislite da je neko pokušao da napravi potpuno isti šal, ali nije uspio da baš isprati originalni obrazac. Neke od pruga su tako uže, neke šire, a neke imaju boje drugačijim redosledom od originala.

Kada stavite taj drugi šal oko vrata na isti način kao i original, pruge koje su jedna pored druge u ravni - više nisu iste.

Kao i sa šalovima, ta velika razlika između ljudskog DNK lanca i DNK šimpanze je strukturna: veliki „komadi” DNK su umetnuti, izbrisani ili preuređeni kod ljudskog genoma. Dakle, ljudska DNK se savija drugačije u poređenju sa DNK drugih primata.

Tim naučnika je istraživao da li su ove strukturne promjene u ljudskoj DNK, i njeno tri-de savijanje, mogle da dovedu do toga da su određeni geni unutar HAR-a „oteti“, povezujući ih sa različitim genima koji kodiraju određene proteine.

Foto: Ilustracija, Pixabay

Pojačivači gena

Mnogi geni unutar HAR-a su povezani sa drugim genima, djelujući kao pojačivači (što znači da povećavaju transkripciju svojih povezanih gena).

„Poboljšivači mogu uticati na aktivnost bilo kog gena koji se nađe u blizini, što može da varira u zavisnosti od toga kako je DNK presavijena“, rekla je Polardova.

Za potrebe najnoviju studije, tim je uporedio genome 241 vrste sisara koristeći tako ogromnu količinu podataka.

Identifikovali su 312 HAR-ova i ispitali gde se nalaze unutar tri-de „susjedstva“ savijene DNK. Skoro 30 procenata bilo je u regionima DNK gde su strukturne varijacije izazvale da se genom drugačije savija kod ljudi u poređenju sa drugim primatima.

U eksperimentu koji je upoređivao DNK unutar rastućih ljudskih i šimpanzinih matičnih ćelija, jedna trećina identifikovanih HAR-ova je transkribovana posebno tokom razvoja ljudskog neokorteksa.

Mnogi HAR-ovi igraju ulogu u razvoju embriona, posebno u formiranju neuronskih puteva povezanih sa inteligencijom, čitanjem, društvenim vještinama, pamćenjem, pažnjom i fokusom – osobine za koje znamo da su izrazito različite kod ljudi od drugih životinja.

U HAR-ovima, ovi geni-pojačivači, nepromijenjeni milionima godina, možda su morali da se prilagode svojim različitim ciljnim genima.

„Dešava se nešto veliko kao što je ova ogromna promena u savijanju genoma, i naše ćelije to moraju brzo da poprave kako bi izbegle evolucioni nedostatak”, navode naučnici.

Još uvijek ne razumijemo tačno kako su ove promjene uticale na specifične aspekte razvoja našeg mozga i kako su postale sastavni dio DNK naše vrste. Iako Polardova i njen tim planiraju da se upuste u istraživanja ovih pitanja. Ali njihova dosadašnja istraživanja pokazuju koliko je zaista jedinstvena - i malo vjerovatna - evolucija ljudskog mozga.

Studija je objavljena u časopisu Science.