Výskumníci objavili katalyzátor, ktorý nakopol vývoj nášho mozgu: Kvôli tomuto sme sa odčlenili od primátov!
Evolúcia človeka je stále do veľkej miery záhadou. Nová štúdia však sledovala zvláštne regióny v DNA, ktoré mohli našu evolúciu pohnať dopredu.
Náš veľký mozog mnohí považujú za základ toho, čo nás robí ľuďmi. Umožnil nám oddeliť sa od našich predkov primátov, vytvárať prvé nástroje a neskôr aj spoločenstvá. Ako presne sa však človek dostal ku svojmu mozgu ostáva evolučnou záhadou.
Nový výskum tvrdí, že pred viac ako miliónom rokov sa veľké časti ľudského genómu preusporiadali. Táto udalosť sa odohrala čistou náhodou, a to buď pri formácií vajíčka alebo spermie. Viedla však k vymazaniu, duplikácií alebo obráteniu niektorých úsekov DNA. Výskumníci z Gladstone Institutes veria, že tieto zmeny odštartovali sériu rapídnych zmien v DNA, ktoré viedli k evolúcii vlastností, ktoré sú pre človeka dnes typické. Medzi ne samozrejme patrí aj vývoj našich komplexných mozgov.
V ľudskej DNA sa nachádzajú regióny, ktoré sa líšia od šimpanzov a v podstate všetkých cicavcov. Medzi ľuďmi sú ale takmer identické. Tieto regióny výskumníci nazývajú HAR (pozn. redakcie: Human Accelerated Regions). Po prvýkrát tieto regióny vedci popísali v roku 2006. Mnoho z týchto objavených sekvencii riadi vývoj ľudského mozgu. Výskumníci sa preto už dlhú dobu zamýšľali nad tým, ako je možné, že sa v prípade evolúcie človeka zmenili tak rýchlo.
Zvláštnosťou je v tomto prípade fakt, že regióny HAR boli v prípade všetkých cicavcov stabilné veľa tisícročí. Odrazu sa však začali v ľuďoch správať inak. O niečo novšie výskumy naznačili, že regióny HAR sú krátke úseky DNA, ktoré regulujú aktivitu génov spojených s mozgovým vývojom. V tomto smere dokážu aktivitu génov podporovať a zlepšiť.
Najnovší výskum dokázal, že regióny HAR sa v ľudskom genóme nachádzajú v oblastiach, ktoré sú štruktúrou odlišné od genómov iných cicavcov. Preto sa pokúšali zistiť, čo mohlo viesť ku zmene toho, akým spôsobom sa naša DNA skladala.
Neprehliadnite
„Skladanie genómu v trojrozmernom priestore vyzerá ako origami a v prípade podporných regiónov je mimoriadne dôležité. Podporné gény môžu pozitívne ovplyvniť aktivitu blízkych génov. To aké gény podporia závisí na tom, ako sa DNA skladá,“ tvrdí Katie Pollard, riaditeľka inštitútu Gladstone a vedúca novej štúdie.
Masívna evolučná zmena
Autori práce využili počítačové modely a strojové učenie na to, aby lepšie pochopili skladanie DNA človeka a šimpanzov. Následne identifikovali časti genómu, ktoré sa skladali u ľudí inak. Nakoniec z toho vyšlo, že takmer 30% regiónov HAR sa nachádzajú v oblastiach genómu, ktoré sa u ľudí skladajú inak.
„Tvrdíme, že štrukturálne zmeny v genóme človeka vytvorili správne prostredie pre regióny HAR. To umožnilo našim predkom rýchlu evolúciu, zatiaľ čo sa regióny HAR u cicavcov nijak výrazne nemenili,“ hovorí Kathleen Keough, spoluautorka štúdie.
Štúdia síce prišla na to, že štrukturálne zmeny sa udiali okolo regiónov HAR, no model nedokázal povedať, aké gény sa dostali pod kontrolu týchto podporných látok. Tieto poznatky doplnili praktickým experimentom. V rámci neho skúmali mozgové bunky človeka a šimpanza, ktoré získali z kmeňových buniek.
Zistili, že vo veľa prípadoch regióny HAR ležali vedľa génov, ktoré ovplyvňovali vývoj mozgu. Zároveň sa nachádzali aj pri génoch, ktoré sa spájajú s psychiatrickými ochoreniami. Autori štúdie vysvetľujú, že zmena v skladaní genómu je pomerne masívna evolučná zmena. Bunky našich predkov museli rýchlo reagovať, aby sa vyhli evolučnej nevýhode. Náprava to v tomto prípade mohla prestreliť a postupom času evolúcia vyhladila akékoľvek muchy.
Komentáre