قد تكون جينات الدماغ الكبيرة للبشر قد أتت من “الحمض النووي غير المرغوب فيه”
اعتبر العلماء ذات مرة أن الكثير من الجينوم البشري “غير مرغوب فيه” لأن الامتدادات الكبيرة من شفرته الجينية لا تؤدي إلى ظهور أي بروتينات ، وهي الجزيئات المعقدة المكلفة بالحفاظ على عمل الخلايا. ومع ذلك ، تم اكتشاف ما يسمى بالخردة منذ ذلك الحين الحمض النووي يلعب أدوارًا مهمة في الخلايا ، وفي دراسة جديدة ، أفاد الباحثون أن البشر قد يكون لديهم بالفعل حمض نووي غير هام لنشكره على أدمغتنا الكبيرة بشكل استثنائي.
البحث الذي نشر الاثنين (2 يناير) في المجلة بيئة الطبيعة وتطورها (يفتح في علامة تبويب جديدة)، تشير إلى أن الجينات التي مكنت العقول البشرية لتنمية فصوص كبيرة وشبكات معلومات معقدة ربما تكون قد نشأت في الأصل من دنا غير مرغوب فيه. بعبارة أخرى ، في مرحلة ما ، التقطت “الخردة” القدرة على ترميز البروتينات ، وقد تكون هذه البروتينات الجديدة ضرورية لدماغ الإنسان تطور.
تشير النتائج إلى أن مثل هذه الجينات “قد يكون لها دور في نمو الدماغ وربما كانت محركًا للإدراك أثناء تطور البشر”. إريك بورنبرغ باور (يفتح في علامة تبويب جديدة)قال عالم الفيزياء الحيوية التطورية بجامعة مونستر في ألمانيا والذي لم يكن مشاركًا في البحث: مجلة العلوم (يفتح في علامة تبويب جديدة).
عادة ، عندما تولد جينات ترميز البروتين الجديدة الخلايا نسخ وعمل نسخ من الحمض النووي الخاص بهم. عندما تقوم الخلايا بتكوين جزيئات DNA جديدة ، يمكن أن تظهر الطفرات في الشفرة الجينية ، ويمكن للجينات المعدلة بعد ذلك أن تنتج بروتينات مختلفة قليلاً عن سابقاتها. تخضع الجينات المولودة من DNA غير المرغوب فيه ، والمعروفة باسم جينات de novo ، لتحول أكثر دراماتيكية ، حيث تكتسب فجأة القدرة على صنع البروتينات.
متعلق ب: يوجد أكثر من 150 جينًا “مصنوعًا من الصفر” في الجينوم البشري. 2 فريدة تمامًا بالنسبة لنا.
لتصنيع البروتينات ، “تقرأ” الخلايا جينات ترميز البروتين وتدون مخططاتها الجينية في جزيء يسمى RNA، والذي ينتقل بعد ذلك إلى موقع بناء البروتين في الخلية ، يسمى الريبوسوم. من هناك ، يستخدم الريبوسوم مخطط الحمض النووي الريبي لبناء البروتين المطلوب. اكتشف مؤلفو الدراسة أن الحمض النووي غير المرغوب فيه ، من المثير للاهتمام ، يمكن أيضًا استخدامه لصنع نكهات مختلفة من الحمض النووي الريبي ، لكن القليل جدًا من جزيئات الحمض النووي الريبي هذه يمكنها الخروج من النواة ، الفقاعة الواقية التي تحتوي الخلايا على الحمض النووي الخاص بها. أفادت مجلة Science أن أبحاثهم الجديدة تشير إلى أنه من أجل التحول إلى الحمض النووي المشفر للبروتين ، يجب أن يبدأ الحمض النووي غير المرغوب فيه أولاً في جعل الحمض النووي الريبي قادرًا على الهروب من النواة والوصول إلى الريبوسوم.
بمقارنة جينومات البشر ، الشمبانزي (الكهوف عموم) وقرود المكاك ريسوس (مكاكا مولاتا) ، وهو أحد أقارب الرئيسيات البعيدة جدًا بالنسبة لنا ، فقد حدد المؤلفون 74 مثالًا على تحويل الحمض النووي غير المرغوب فيه إلى الحمض النووي المشفر للبروتين ، ذكرت آرس تكنيكا (يفتح في علامة تبويب جديدة). وأكدوا أن الخطوة الرئيسية في هذا التحول كانت التقاط الحمض النووي غير المرغوب فيه للطفرات التي سمحت للحمض النووي الريبي الخاص به بالخروج من النواة.
يشترك البشر والشمبانزي في 29 من هذه الجينات de novo ، مما يعني أن الجينات ظهرت بعد انفصال البشر والشمبانزي عن السلف التطوري الذي شاركوه مع قرود المكاك ريسوس. ظهرت الجينات الـ 45 المتبقية بعد انفصال البشر والشمبانزي عن بعضهم البعض منذ حوالي 6 ملايين سنة، مما يعني أن الجينات تنفرد بها البشر.
علاوة على ذلك ، وجد الفريق أن تسعة من هذه الجينات الفريدة تبدو نشطة في دماغ الإنسان ، لذلك قاموا بفحص وظائف الجينات في العديد من التجارب. تضمنت بعض الاختبارات نماذج ثلاثية الأبعاد صغيرة للدماغ نمت في أطباق المختبر. تسبب اثنان من الجينات في نمو هذه الأدمغة الصغيرة بشكل أكبر مما كانت عليه بدون هذه الجينات. ذكرت مجلة Science أنه في الفئران المعدلة وراثيًا ، أدى هذان الجينان على التوالي إلى نمو دماغ أعلى من المتوسط وتسببا في تكوين نتوءات وأخاديد تشبه الإنسان في أدمغة القوارض.
قال الخبراء لمجلة ساينس إنه من المهم ملاحظة أن الأدمغة الصغيرة لا تلتقط كل تعقيدات أدمغة الإنسان بالحجم الكامل وأن دراسات القوارض تضمنت عددًا قليلاً نسبيًا من الفئران. لكن في النهاية ، يشير العمل إلى أن الحمض النووي غير المرغوب فيه ربما زودنا ببعض المكونات الرئيسية لما يجعلنا بشرًا.
