Kayıtlar
Bir insan genini Neandertal versiyonuyla değiştirirseniz ne olur?
Anahtar bir genin Neandertal versiyonuna sahip nöral kök hücreler farklı davranır.
 |
| Modern insan (solda) ile Neandertal kafatasları arasındaki fark, beyinlerinin nasıl geliştiği konusunda bazı farklılıklar olması gerektiği anlamına geliyor. |
Modern insanlarla en yakın akrabalarımız Neandertaller ve Denisovalılar arasındaki temel farklar nelerdir? Neandertaller için, herhangi bir bariz farklılık görünmüyor. Sofistike araçlar kullandılar, sanat yaptılar ve bazı çok zorlu ortamlara yerleştiler. Ancak, söyleyebileceğimiz kadarıyla, toplam nüfusları hiçbir zaman özellikle yüksek olmadı. Modern insanlar Avrasya'da sahneye çıktığında, sayılarımız arttı, daha da yayıldık ve Neandertaller ve Denisovalılar yerlerinden edildi ve sonunda yok oldu.
Antik DNA elde etme yeteneğimizle, şimdi hem Neandertallerin hem de Denisovanların genomlarına bir göz attık, bu da daha spesifik bir soru sormamızı sağlıyor: farklılıklarımızdan bazıları genetikten kaynaklanıyor olabilir mi?
Üç tür yakın akrabadır, bu nedenle proteinlerimizdeki farklılıkların sayısı nispeten azdır. Ancak büyük, uluslararası bir araştırma ekibi bir tane belirledi ve onu modern insanlardan elde edilen kök hücrelere dönüştürdü. Araştırmacılar, bu hücrelerden yapılan sinir dokusunun, bu genin modern insan versiyonu ile büyütülen aynı dokudan önemli farklılıkları olduğunu buldu.
Pek süper olmayan bir NOVAÇalışmalarının ilk adımı olarak, araştırmacılar hedef alacak bir gene karar vermek zorunda kaldılar. Yukarıda bahsettiğimiz gibi, her üç türün de genomları son derece benzerdir. Ve benzerlik sadece genomun proteinleri kodlayan kısımlarına baktığınızda artar. Ek bir komplikasyon, Neandertallerde bulunan genlerin bazı versiyonlarının hala modern insan nüfusunun bir kısmında bulunmasıdır. Araştırmacıların yapmak istediği şey, hem Neandertallerin hem de Denisovanların bir versiyonunun olduğu ve neredeyse tüm modern insanların bir başka versiyonunun olduğu bir gen bulmaktı.
On binlerce genden, bu testi geçen yalnızca 61 tane buldular. Odaklanmayı seçtikleri şeye NOVA1 adı verildi. Patlayıcı gibi görünen ismine rağmen, NOVA1 ismini orijinal olarak kanserle ilişkili bulunmasından sonra almıştır: Nöro-onkolojik ventral antijen 1. Omurgalı aile ağacına bakıldığında, Neandertallerin ve Denisovanların diğer primatlardan diğerlerine kadar her şeyle NOVA1'in bir versiyonunu paylaştığı görülüyor. tavuklar, yani memelilerin dinozorlarla paylaştıkları atada mevcuttu.
Yine de neredeyse tüm insanlar genin farklı bir versiyonuna sahipler (bir veri tabanında çeyrek milyon genom araştırmasıyla, araştırmacılar Neandertal versiyonunun yalnızca üç örneğini belirleyebildiler). Fark çok ince - yakından ilişkili bir amino asidin gendeki tek bir lokasyonda değiş tokuşu - ama bu bir fark. (Önem verenler için, izolösin valine.)
Ancak NOVA1, küçük değişikliklerin potansiyel olarak büyük bir etkiye sahip olabileceği bir gen türüdür. Protein yapmak için kullanılan RNA'lar başlangıçta, eklenmesi gereken işe yaramaz aralayıcılarla ayrılmış yararlı parçaların bir karışımından yapılır. Bazı genler için, farklı parçalar birden fazla yolla birbirine bağlanabilir ve aynı başlangıç RNA'sından bir proteinin farklı formlarının yapılmasına izin verir. NOVA1, ekleme sürecini düzenler ve aktif olduğu hücrelerde hangi çoklu gen formlarının yapılacağını belirleyebilir. NOVA1 için, aktif olduğu hücreler sinir sisteminin birçok bölümünü içerir.
Bu son paragraf biraz kafa karıştırıcıysa, kısa versiyonu şudur: NOVA1, sinir hücrelerinde yapılan protein türlerini değiştirebilir. Ve davranış, modern insanların Neandertallerden farklı olabileceği bir alan olduğu için, bu tür çalışmaların ilgi çekici bir hedefi.
Sinirlerimizde
Açıkçası, Neandertal versiyonunun gerçek insanlarda ne yapacağını görmeye çalışmanın etik sorunları var. Ancak son on yılda geliştirilen bazı teknolojiler şimdi soruya çok farklı bir şekilde yaklaşmamıza izin veriyor. İlk olarak, araştırmacılar iki farklı insandan hücreler alıp bunları vücuttaki herhangi bir hücreye dönüşebilen kök hücrelere dönüştürebildiler. Daha sonra, genin insan versiyonunu Neandertal versiyonuna dönüştürmek için CRISPR gen düzenleme teknolojisini kullandılar. (Ya da daha az hayırseverseniz, buna tavuk versiyonu diyebilirsiniz.)
NOVA1'in düzenleme tarafından değiştirilen tek gen olduğunu gösteren kapsamlı kontroller yaptıktan sonra, araştırmacılar kök hücreleri beynin korteksine özgü nöronları oluşturmaya teşvik ettiler.
NOVA1'in Neandertal versiyonuna sahip hücreler tarafından oluşturulduklarında ortaya çıkan sinir hücresi kümeleri daha küçüktü, ancak bu kümeler daha karmaşık bir yüzey şekline sahipti. Neandertal versiyonuna sahip hücreler de daha yavaş büyüdüler ve daha sık hücre ölümüyle sonuçlanan bir sürece girme eğilimindeydiler. Yani Neandertal versiyonunun, kök hücrenin sinir hücrelerine dönüştürülürken davranışını değiştirdiği açıktı.
Genetik düzeyde de farklılıklar belirgindi. Araştırma ekibi, Neandertal NOVA1 ile hücrelerde etkinliği değiştiren (haberci RNA seviyeleri ile ölçüldüğü üzere) genleri aradı. Oldukça fazla sayıda vardı ve bazı temel sinirsel gelişim düzenleyicileri içeriyordu. Ve bir ekleme düzenleyiciden beklendiği gibi, protein kodlayan RNA'larının nasıl bir araya getirildiğine ilişkin değişiklikleri gören yüzlerce gen vardı.
Bu genlerin çoğu, birbirleriyle iletişim kurmalarına izin veren sinir hücreleri arasındaki bireysel bağlantılar olan sinapsların oluşumunda ve faaliyetinde yer alıyor gibi görünmektedir. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, bu, bu bağlantıların davranışını değiştirdi. Normalde, kültürdeki sinir hücreleri bağlantılar oluşturur ve faaliyetlerini koordine eder. NOVA1'in Neandertal versiyonuna sahip hücrelerde, daha az koordinasyon ve sinyalleri rastgele ateşleyen sinir hücrelerinin daha yüksek bir arka planı vardı.
Bağlam meselesi
Sonuçlar açıkça gösteriyor ki, NOVA1'in Neandertal versiyonuna sahip olmak modern insanların sinir hücreleri için iyi bir şey değil. Bununla birlikte, burada açıklanan tüm değişikliklerin, proteinin iki formu arasındaki belirli farklılıkların ürünü mü yoksa sadece sinir hücrelerinin, genlerin yanlış düzenlenmesinden dolayı sağlıksız olmasının bir sonucu mu olduğunu belirlemek biraz daha çalışma gerektirecektir.
Ancak araştırmacılar, genel olarak sonuçların aşırı yorumlanmasına karşı da uyarıda bulunuyor - fikir verici olsa da, bu sonuçlar, gen değişikliklerinin beyinlerimizi en yakın akrabalarımızdan temelde farklı kıldığının açık bir göstergesi değil.
Bu genin insan versiyonunun evrimi, ya kodlama dizilerinde ya da (daha sık olarak) etkinliklerini düzenleyen dizilerde, insan genlerindeki diğer pek çok ince değişikliğin zemininde gerçekleşti. Bu değişiklikler, NOVA1'in modern insan versiyonunun aktivitesindeki farklılıkların neden olduğu zararlı etkileri potansiyel olarak telafi edebilir. Aniden genin orijinal versiyonuna tekrar düşmek, yalnızca gen ile tüm bu telafiler arasındaki uyumsuzluk nedeniyle farklılıklar yaratabilir.
Bu nedenle, bu genin farklılıklarının insan ve Neandertal beyinleri için ne kadar önemli olduğunu anlamak biraz zaman alacak. Ancak önemli olan, bu soruları sormanın artık mümkün olmasıdır. Bu sonuçları üretmek için kullanılan teknolojiler bu yüzyıldan önce yoktu - CRISPR gen düzenleme on yıldan daha eski değil. Yani, bu kadarını bildiğimiz gerçeği oldukça şaşırtıcı.
Açıkçası, Neandertal versiyonunun gerçek insanlarda ne yapacağını görmeye çalışmanın etik sorunları var. Ancak son on yılda geliştirilen bazı teknolojiler şimdi soruya çok farklı bir şekilde yaklaşmamıza izin veriyor. İlk olarak, araştırmacılar iki farklı insandan hücreler alıp bunları vücuttaki herhangi bir hücreye dönüşebilen kök hücrelere dönüştürebildiler. Daha sonra, genin insan versiyonunu Neandertal versiyonuna dönüştürmek için CRISPR gen düzenleme teknolojisini kullandılar. (Ya da daha az hayırseverseniz, buna tavuk versiyonu diyebilirsiniz.)
NOVA1'in düzenleme tarafından değiştirilen tek gen olduğunu gösteren kapsamlı kontroller yaptıktan sonra, araştırmacılar kök hücreleri beynin korteksine özgü nöronları oluşturmaya teşvik ettiler.
NOVA1'in Neandertal versiyonuna sahip hücreler tarafından oluşturulduklarında ortaya çıkan sinir hücresi kümeleri daha küçüktü, ancak bu kümeler daha karmaşık bir yüzey şekline sahipti. Neandertal versiyonuna sahip hücreler de daha yavaş büyüdüler ve daha sık hücre ölümüyle sonuçlanan bir sürece girme eğilimindeydiler. Yani Neandertal versiyonunun, kök hücrenin sinir hücrelerine dönüştürülürken davranışını değiştirdiği açıktı.
Genetik düzeyde de farklılıklar belirgindi. Araştırma ekibi, Neandertal NOVA1 ile hücrelerde etkinliği değiştiren (haberci RNA seviyeleri ile ölçüldüğü üzere) genleri aradı. Oldukça fazla sayıda vardı ve bazı temel sinirsel gelişim düzenleyicileri içeriyordu. Ve bir ekleme düzenleyiciden beklendiği gibi, protein kodlayan RNA'larının nasıl bir araya getirildiğine ilişkin değişiklikleri gören yüzlerce gen vardı.
Bu genlerin çoğu, birbirleriyle iletişim kurmalarına izin veren sinir hücreleri arasındaki bireysel bağlantılar olan sinapsların oluşumunda ve faaliyetinde yer alıyor gibi görünmektedir. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, bu, bu bağlantıların davranışını değiştirdi. Normalde, kültürdeki sinir hücreleri bağlantılar oluşturur ve faaliyetlerini koordine eder. NOVA1'in Neandertal versiyonuna sahip hücrelerde, daha az koordinasyon ve sinyalleri rastgele ateşleyen sinir hücrelerinin daha yüksek bir arka planı vardı.
Bağlam meselesi
Sonuçlar açıkça gösteriyor ki, NOVA1'in Neandertal versiyonuna sahip olmak modern insanların sinir hücreleri için iyi bir şey değil. Bununla birlikte, burada açıklanan tüm değişikliklerin, proteinin iki formu arasındaki belirli farklılıkların ürünü mü yoksa sadece sinir hücrelerinin, genlerin yanlış düzenlenmesinden dolayı sağlıksız olmasının bir sonucu mu olduğunu belirlemek biraz daha çalışma gerektirecektir.
Ancak araştırmacılar, genel olarak sonuçların aşırı yorumlanmasına karşı da uyarıda bulunuyor - fikir verici olsa da, bu sonuçlar, gen değişikliklerinin beyinlerimizi en yakın akrabalarımızdan temelde farklı kıldığının açık bir göstergesi değil.
Bu genin insan versiyonunun evrimi, ya kodlama dizilerinde ya da (daha sık olarak) etkinliklerini düzenleyen dizilerde, insan genlerindeki diğer pek çok ince değişikliğin zemininde gerçekleşti. Bu değişiklikler, NOVA1'in modern insan versiyonunun aktivitesindeki farklılıkların neden olduğu zararlı etkileri potansiyel olarak telafi edebilir. Aniden genin orijinal versiyonuna tekrar düşmek, yalnızca gen ile tüm bu telafiler arasındaki uyumsuzluk nedeniyle farklılıklar yaratabilir.
Bu nedenle, bu genin farklılıklarının insan ve Neandertal beyinleri için ne kadar önemli olduğunu anlamak biraz zaman alacak. Ancak önemli olan, bu soruları sormanın artık mümkün olmasıdır. Bu sonuçları üretmek için kullanılan teknolojiler bu yüzyıldan önce yoktu - CRISPR gen düzenleme on yıldan daha eski değil. Yani, bu kadarını bildiğimiz gerçeği oldukça şaşırtıcı.
0 Yorumlar