С такива подобни гени, защо сме толкова различни от шимпанзетата?

Публикувано от Лиза Олстад


Един от най -близките еволюционни роднини на човека е шимпанзето. Разделянето между нашите видове е станало преди около дванадесет милиона години. Но генетично ние оставаме почти същите: Повече от 97 % от човешкия генетичен материал е идентичен с този на шимпанзето. Така че защо сме толкова различни?

Кредит на изображението:Белгийски шоколад


Отговорът не се крие в нашите гени като такива. Това е в начина, по който нашите гени работят и взаимодействат, включително тези, които имаме общо. Тази разлика е особено очевидна в мозъка, където човешките гени са свързани по -тясно в мрежи, отколкото същите гени при маймуните. Норвежки и американски учени откриха тази разлика, като изучиха голям брой гени от двата вида.

Как станахме хора?

„Как станахме хора? Каква е разликата между нас и шимпанзетата? ' пита Айвинд Алмаас, професор по системна биология в NTNU, който е участвал в генетичното изследване, проведено в Университета на Илинойс.

„Една от възможностите е случаен ген, един тук или един там, да претърпи малки мутации, които създават трайна промяна във вида. Но този вид промяна вероятно ще има само малки ефекти. Друга възможност е избраните промени в някои специални гени - транскрипционни фактори - да задействат модифицирани или нови генетични програми в различни части на тялото. Нашият въпрос беше дали тази последна възможност може да обясни различията в мозъка на човека и шимпанзето “, казва Алмаас.




Светофарите на тялото

Самият ген няма друга функция освен да бъде работещ чертеж за основните градивни елементи в клетките на организма. Организмите използват гени като рецепта за изграждане на молекула, обикновено протеин. След това молекулата изпълнява това, което обикновено наричаме функция на гена.

Различни протеини са необходими за изграждането и поддържането на клетки и молекули и играят важна роля във всички телесни функции. В гените, които се наричат ​​транскрипционни фактори, протеинът има специална функция: Той се изпраща изключително за контрол на други гени - което означава, че контролира производството и функцията на други протеини.

Транскрипционните фактори включват и изключват други гени, намаляват ги или ги засилват, координират и регулират. Те могат да бъдат сравнени с усъвършенствана система за светофари на сложно и натоварено кръстовище. Изследователите подозират, че разликата между нас и шимпанзетата може да бъде проследена до координирани промени в избрани транскрипционни фактори и как те се използват.


1,2 милиона генетични тестове

Учените взеха предишните резултати от тъканни проби от пет шимпанзета и шест човека. Тук генната активност в сърцето, бъбреците, черния дроб, тестисите и мозъка на двата вида беше анализирана с помощта на така наречените ДНК микрочипове, инструмент, който дава възможност за един експеримент за откриване на нивото на активност за десетки хиляди гени в клетката или тъканни проби.

Изследователите сравняват нивата на активност в общо 21 000 отделни гена, които са идентични за двата вида в 55 проби. Всички те бяха измерени на етапа на иРНК. Това е междинен етап, в който реплика на гена е на излизане от клетката за производство на протеин и отразява нивото на активност на гена.

Оказа се, че около всеки пети ген се държи различно при хора и шимпанзета в пробите, взети от мозъка, сърцето, бъбреците и черния дроб, докато почти половината от гените се държат по различен начин в тъканта на тестисите. Като цяло групата е успяла да идентифицира 90 транскрипционни фактора, които са особено различни при хората и шимпанзетата, казва Алмаас.


Плътна мрежа

Какво бяха тези транскрипционни фактори в мозъка? Просто казано: Те образуваха мрежи. Като цяло са засегнати около 1400 гена. И повечето от тези 1400 гена са повлияни от повече от един транскрипционен фактор.

Алмаас установи, че мрежата в мозъка на шимпанзето е доста подобна на човешката - с изключение на това, че човешките мрежи са много по -плътни и имат по -голямо взаимодействие. В допълнение, функцията на тези гени е свързана с повишен енергиен метаболизъм, транспортиране на молекули и производство на протеини, всичко необходимо за поддържане на физически много по -големия човешки мозък.

Интензивна активност

Една специална група от транскрипционни фактори се нарича KRAB-ZNF. Това е най -често срещаният тип транскрипционен фактор, открит при бозайници и напълно една трета от тях се срещат само при примати. Активността на тези специфични транскрипционни фактори е демонстративно различна в човешкия мозък, отколкото при шимпанзето.

„Средно, гените на KRAB-ZNF имат много повече мутации от другите гени, след като се отделихме от шимпанзетата“, каза Алмаас. 'Това предполага, че те са допринесли за много от важните различия между нас и шимпанзетата.'

В сътрудничество с американските си колеги, Almaas сега ще избере три или четири от гените, които са играли много различни роли при шимпанзетата и хората, и ще ги проучи подробно, за да разбере повече за тяхната функция.

Лиза Олстад е нает от Норвежкия университет за наука и технологии в Тронхайм и работи като научен журналист в списание GEMINI.