Badacze komórek macierzystych ze szwedzkiego Uniwersytetu w Lund sądzą, że rozwiązali jedną z zagadek ludzkich mózgów. Znaleźli kolejne wskazówki, dlaczego nasze mózgi tak się rozwinęły, a naszych najbliższych krewnych – szympansów – nie.

I my, i szympansy, pochodzimy od wspólnego przodka, którzy żył około 5 do 6 mln lat temu. Od tamtej pory nasze drogi i geny się rozchodziły. Nie jest to jednak duża różnica – oba gatunki mają aż 99 procent wspólnych genów.

Co jeszcze ciekawsze, istnieje bardzo niewiele genów odpowiedzialnych za rozwój mózgu, które różnią się u obu tych gatunków. Odnaleziono ich dotychczas tylko cztery: FOXP2, NOTCH2NL, TBC1D3 oraz ARHGAP11B  (to skróty od długich, bo opisujących ich funkcję, nazw białek, które dane geny kodują).

Dlaczego gen ZNF558 działa w komórkach ludzkich, lecz nie w małpich

Badacze ze Szwecji nie studiowali komórek mózgów pobranych od ludzi ani szympansów. Badali komórki nerwowe, które powstały z komórek macierzystych. To rodzaj komórek, które mogą się zmienić w dowolny inny rodzaj komórek ciała. Badacze skłonili takie komórki do rozwoju w komórki układu nerwowego – neurony.

Naukowcy postanowili przyjrzeć się całemu DNA, a nie tylko tym jego fragmentom, które kodują białka. Taki „niekodujący DNA” długo uważano za „śmieciowy” (i nawet tak go nazywano). Jest go zaskakująco dużo, bo u ludzi stanowi aż 10 proc. całego materiału genetycznego. U niektórych zwierząt jest go jeszcze więcej, średnio około 20 proc. DNA wydaje się z pozoru nie służyć niczemu.

Szwedzcy naukowcy odkryli, że istnieje niekodująca białek sekwencja DNA, która wpływa na działanie genów odpowiedzialnych za rozwój mózgu na wczesnym etapie rozwoju. U szympansów w jednym z takich fragmentów występują liczne powtórzenia sekwencji aminokwasów, u ludzi jest ich mniej.

Prawdopodobnie to, że z ludzkiego genomu „wypadły” takie powtórzenia, odpowiada za to, że w ludzkich komórkach niektóre geny odpowiedzialne za rozwój komórek nerwowych działają, a w szympansich nie.

Nawet „śmieciowy” DNA może wpływać na proces ewolucji

Jak piszą badacze, wiadomo było, że taki „śmieciowy DNA” może wpływać na działanie genów. Uważano jednak, że taka regulacja odbywa się jednak nie na zasadzie wyłącznika, ale raczej regulatora, który sprawia, że gen jest mniej aktywny i wycisza jego działanie. Tym razem naukowcy zdobyli mocny dowód na to, że „śmieciowy” DNA może wpływać na proces ewolucji, wyłączając niektóre geny całkowicie (jak u małp) lub je włączając (jak u ludzi).

Podobnego odkrycia dokonał niedawno Bo Xia, doktorant Wydział Medycyny Uniwersytetu Nowojorskiego. Zauważył, że jedna z takich instrukcji w „śmieciowym DNA” odpowiada za wyłączenie genu, który odpowiada za powstawanie ogonów (zwanym TXBT). Jest to powód dla którego w toku ewolucji straciliśmy ogony, małpy zaś nie.

Źródło: Cell.