• Monday June 17,2019

Znaleziono: Geny za dużymi ludzkimi mózgami

Anonim

Dzięki nowej parze badań nad garstką genów unikatowych dla rodzaju Homo naukowcy zrobili duży krok w kierunku rozwiązania jednego z najważniejszych pytań na temat naszej ewolucji - dlaczego i w jaki sposób ludzkie mózgi stały się tak duże.

Zrozumienie, dlaczego mózg Homo stał się znacznie większy niż istota szara jakiegokolwiek innego naczelnego, było dominującym pytaniem w tej dziedzinie odkąd po raz pierwszy zwróciliśmy nasz wielki ludzki mózg na temat ewolucji.

W zeszłym tygodniu oddzielne zespoły naukowców opublikowały modele warunków środowiskowych, które mogły zmusić mózgi naszych przodków do potrojenia w ciągu ostatnich 3-4 milionów lat.

Opierając się na różnych modelach matematycznych, jeden zespół stwierdził, że najważniejszym czynnikiem są ekologiczne wyzwania - poszukiwanie żywności, unikanie drapieżników i pozostawanie przy życiu. Drugi zespół, w opublikowanym wczoraj dokumencie, zasugerował, że wspólne, kooperatywne zachowania, w tym te stosowane w celu sprostania ekologicznym wyzwaniom, były prawdopodobnie główną przyczyną naszej eksplozji inteligencji.

Modele te mogą dać nam lepsze wyobrażenie o tym, dlaczego coraz większe mózgi stanowiły przewagę ewolucyjną, ale pytanie, w jaki sposób mózg ludzki się powiększał, pozostało nieuchwytne.

Do dzisiaj.

Dynamiczny duet artykułów koncentruje się na odmianach genetycznych unikalnych dla rodzaju Homo, które wydają się tłumaczyć, jak nasz mózg huczy. Badania śledzą ewolucyjną historię określonych genów, odkrywając serię zmian, które ostatecznie doprowadziły do ​​wielkiego mózgu człowieka.

Ta opowieść o naukowym tropieniu zaczyna się, jak to często bywa w badaniach, z muszką owocową.

Notch-o Mama

Genetycy od jakiegoś czasu interesują się rodziną genów Notch, po raz pierwszy zauważoną u muszek owocowych, zwierzęcia powszechnie używanego w badaniach. Rodzina ma swoją nazwę, ponieważ pewna mutacja w niej prowadzi do tak, ząbkowanych skrzydeł w niefortunnej muszce owocowej.

Ale sama rodzina Notch jest kluczowa dla większości żywych istot. Geny odgrywają kluczową rolę w rozwoju zarodka: Zasadniczo produkują białka, które sprawiają, że komórki macierzyste zmieniają się w neurony lub inne typy komórek w określonym czasie.

Ssaki na ogół mają cztery geny Notch (NOTCH1, NOTCH2, itd.), A badacze skupili się na dziwnych rzeczach, które dzieją się dla ludzi z naszymi genami NOTCH2.

Okazuje się, że miliony lat temu, wspólny przodek ludzi, szympansów i goryli dostał trochę czegoś ekstra. W szczególności część genu NOTCH2 została błędnie zduplikowana, podobnie jak pomijanie rekordów lub usterka w macierzy.

Powielona część stała się niedziałającym pseudogenesem, czasami niedokładnie nazywanym niezdrowym DNA. Był to fragment kodu genetycznego, który naprawdę niczego nie robił, ale przekazywano go z pokolenia na pokolenie: nadal można go spotkać u szympansów i goryli. (Nie jest to widoczne w orangutanach, które mówią badaczom, że wydarzenie genetyczne miało miejsce po tym, jak ich przodkowie odeszli na swoją ścieżkę ewolucyjną około 14 milionów lat temu.)

W ludziach, po tym, jak nasza linia oddzieliła się od szympansów około 6 milionów lat temu, coś innego stało się z tym wrednym kawałkiem NOTCH2. Kolejne fragmenty pierwotnego segmentu NOTCH2 zostały omyłkowo zablokowane, zamieniając je z powrotem w funkcjonujący gen, który następnie został zduplikowany czterema odmianami. Odmiany te, występujące tylko w rodzaju Homo, nazywane są genami NOTCH2NL.

Proste jak A, B, C

Jednym z czterech genów Homo- only NOTCH2NL jest inny niedziałający pseudogen. Ale pozostałe trzy - NOTCH2NLA, NOTCH2NLB i NOTCH2NLC - produkują zmodyfikowane wersje oryginalnych białek NOTCH2. Białka te są szczególnie zaangażowane w konwersję neuronalnych komórek macierzystych w neurony korowe, jelita, bez kalamburów zewnętrznych warstw mózgu.

Naukowcy odkryli, że trzy działające odmiany NOTCH2NL powodowały wzrost liczby neuronalnych komórek macierzystych, ale spowolnienie ich dojrzewania w neuronach korowych. Wynik? Opóźnienie dojrzewania komórek, ale ostatecznie dużo więcej neuronów w korze nowej - epicentrum zaawansowanych funkcji poznawczych w ludzkich mózgach - kiedy w końcu dojrzewają.

Innymi słowy, geny NOTCH2NL wydają się bezpośrednio zaangażowane w wywoływanie tego znaku rozpoznawczego ludzkiego mózgu: potrzebują więcej czasu na dojrzewanie, ale także stają się większe w stosunku do wielkości ciała niż mózgi innych ssaków.

Autorzy ostrzegają jednak, że chociaż wydaje się, że odkryli kluczowy mechanizm, to tylko jeden z kilku czynników przyczyniających się do ewolucji ludzkiego mózgu.

Naukowcy zajrzeli także do pradawnych genomów dwóch neandertalczyków i jednego denisowskiego, a oto zobaczyli aktywne odmiany NOTCH2NL. To nie powinno być dużym zaskoczeniem, biorąc pod uwagę, że najbardziej znaczący wzrost wielkości mózgu w naszej linii pojawił się ponad trzy miliony lat temu, przed naszym ostatnim wspólnym przodkiem. Neandertalczycy mieli mózgi podobne do naszych, choć z pewnymi różnicami organizacyjnymi.

(Denisovans są znani prawie wyłącznie ze swojego starożytnego DNA, nie mamy żadnego materiału czaszkowego, aby określić ich objętość mózgu.)

Teraz złe wieści.

Tego rodzaju błędy w genomie zwierzęcia nie są niezwykłe. W rzeczywistości są one powszechne w dowolnej długiej sekwencji powtarzającego się kodu DNA. Obecnie różne mutacje w tym samym sąsiedztwie (chromosomalnie rzecz biorąc), jak geny NOTCH2NL, zostały powiązane z szeregiem chorób, w tym z autyzmem, małogłowiem i schizofrenią.

Jest możliwe, że ten sam błąd w macierzy genetycznej, która spowodował, że ludzkie mózgi są o wiele większe, może również zdestabilizować tę część naszego DNA, stwarzając szansę na pojawienie się pewnych zaburzeń neurologicznych.

Para badań, jedna koncentrująca się na historii ewolucyjnej rodziny genów NOTCH2NL, a druga na jej roli w rozwoju, pojawiają się dziś w Cell .


Ciekawe Artykuły

Republikanie wciąż są stroną bogatych

Republikanie wciąż są stroną bogatych

Zauważam, że Roger L. Simon ma niedoinformowany post, The Party of the Rich, w którym mówi: Kiedy byłem dzieckiem, zakładaliśmy, że Republikanie są partią bogatych. To było dane - wszyscy ci plutokradzi z szoferami przemierzającymi ich między penthouse'em w Sutton Place i weekendowym manse w Southampton. Oczywiście

Narodziny klastra z plamami słonecznymi

Narodziny klastra z plamami słonecznymi

Czy kiedykolwiek chciałeś zobaczyć, jak tworzą się plamy i zmieniają się w miarę ich wzrostu? Ludzie pracujący z satelitą SDO NASA właśnie wydali to niesamowite wideo z uroczymi młodymi. Niewiele się dzieje, aż do około 18 sekund, a potem wiele się dzieje. To jest takie wściekłe. W przeciągu dwóch tygodni (połowa obrotu Słońca) można je zobaczyć, ciemnieć i rosnąć, a nawet obracać, gdy zmieniają się złożone pola magnetyczne Słońca. i najmądrzejszą częścią jest skrót

Naukowcy rozwijają pierwszą skonstruowaną cewkę moczową, stworzoną z komórek pacjenta

Naukowcy rozwijają pierwszą skonstruowaną cewkę moczową, stworzoną z komórek pacjenta

W społeczeństwie, w którym poszukiwanie pigułek jest odpowiedzią na wiele dolegliwości medycznych, szczególnie dysfunkcyjne lub uszkodzone narządy są szczególnie frustrujące - zwykle są poza zasięgiem znanych leków. Terapia oparta na komórkach nie jest jednak lekiem: przy pomocy komórek pacjentów eksperci medyczni z powodzeniem przeszczepili pierwsze cewki moczowe opracowane na nowo. Historia zaczyn

Armageddon opóźniony o co najmniej sto lat ... tym razem

Armageddon opóźniony o co najmniej sto lat ... tym razem

Jak wygląda jedna na dziesięć milionów szans na apokalipsę? Cóż, kiedyś wyglądało to tak: To jest asteroid 2005 YU55, obiekt bliski Ziemi (lub NEO), który również jest PHA, lub potencjalnie niebezpieczną asteroidą. Ma orbitę, która przecina Ziemię, co oznacza, że ​​pewnego dnia może nas uderzyć. Teraz zanim wpadniesz w

Erupcja Eyjafjallajökull nadal sieje spustoszenie w całej Europie

Erupcja Eyjafjallajökull nadal sieje spustoszenie w całej Europie

Pył popiołu z erupcji Eyjafjallajökull w 2010 roku. Stwierdzenie, że erupcja Eyjafjallajökull stała się najważniejszą wiadomością o wulkanach w tym roku, byłoby niedopowiedzeniem. Na każdym ważnym stanowisku medialnym można znaleźć relację "od ściany do ściany", analizując wszystko od wpływu popiołu na odrzutowce, przez efekt popiołu na ludzi, aż po przedwczesne komentarze na temat wpływu erupcji na klimat w potencjalnym miejscu w historii. tego wydarzenia. Erupcja

Brak koniecznych badań: wykonaj własną replikację!

Brak koniecznych badań: wykonaj własną replikację!

W odpowiedzi na poniższy post otrzymałem powyższą odpowiedź na Twitterze. To interesujący przypadek. Link do artykułu z 2000 roku, polimorfizmy insercji Alu w Afryce Północnej i na Półwyspie Iberyjskim: dowody na silne granice genetyczne w Cieśninie Gibraltarskiej: Analizy 11 polimorfizmów insercji Alu (ACE, TPA25, PV92, APO, FXIIIB, D1, A25, B65, HS2.43, HS3.23 i