hirdetés

Kezdjük megfejteni, hogyan alakulunk emberré

Nem a génjeink tesznek minket emberré, azok csak az emlősök körében közel azonos építőelemeket határozzák meg. Az evolúció a szabályozó régiókon keresztül, az eddig elképzelthez képest más mechanizmussal folyik.

hirdetés

A Humán Genom Projekt 2001-es bejelentése, miszerint a várt 100 000 génnél jóval kevesebbel rendelkezünk, felborította az összes addigi elképzelést azzal kapcsolatosan, hogy mi tesz minket emberré. Kiderült, hogy mindössze 20 000 génünk van. Ez óriási sokként érte a tudósközönséget, mivel ez nagyjából ugyanannyi, mint amennyivel pl. a mikroszkópikus méretű férgek rendelkeznek, nyilatkozta az azóta eltelt másfél évtized eredményeit összefoglaló New Scientist cikkben John Mattick genetikus, és azt is hozzátette: még csak most kezdjük megérteni ennek a felfedezésnek a valódi jelentőségét.

Amit már biztosan ki lehet jelenteni, az az, hogy az ember és valamennyi komplex élőlény felépítésének tervrajza nemcsak a génekben van, hanem leginkább a genom egyéb, sokáig negligált területén, amit, mivel nem értettük, mire jó, magabiztosan szemét DNS-ként kezdtünk emlegetni. Ma azonban már nagyon valószínű, hogy ez a „szemét” DNS a felelős olyan ikonikus emberi tulajdonságainkért, mint a felegyenesedett testtartás, a többi ujjal szembefordítható hüvelykujj, a nagy agy, a nyelvhasználat képessége, sőt talán olyan sajátságokért is, mint a monogám kapcsolatok kialakítása iránti igény, fejtegeti Colin Barras tudományos-ismeretterjesztő újságíró (You are junk: Why it’s not your genes that make you human; New Scientist).

A szemét, azaz junk DNS elnevezés Susumu Ohno evolúciós biológustól származik, ő népszerűsítette a kifejezést az 1970-es évek elejétől, amikor a genetikusok kezdtek rájönni, hogy milyen sok olyan terület van a DNS-ben, ami nem kódol fehérjét. Más kutatók már akkor is kifejtették, hogy ha ez a hatalmas méretű, a genom 98 százalékát kitevő DNS felesleges lenne, a természetes szelekció már kipucolta volna a genomunkból, azonban csak mára kezd körvonalazódni a szemét DNS funkciója olyan teljesgenom-asszociációs és epigenetikai vizsgálatok révén, amelyek lehetővé tették, hogy összehasonlítsuk az emberek – köztük már kihalt emberfajták, pl. a Neandervölgyi ember -, a különféle majmok, egerek és egyéb állatok DNS-ét. Az összehasonlító vizsgálatok célja olyan DNS-darabokat keresni, amelyek különböznek a modern emberek és az összes többi élőlény között, olyan régiókat, amelyek kizárólag ránk jellemzőek.

James Noonan (Yale University) és Shyam Prabhakar (Genome Institute of Singapore) 2008-ban az összes emlős esetében megcsinálta a bázissorrenddel kapcsolatos összehasonlítást, és kiszúrt egy DNS-szakaszt, amiben szokatlanul nagymennyiségű mutáció halmozódott fel, amióta az ember és a csimpánzok ősei elváltak egymástól. Hogy kitalálják, mire lehet jó a HACNS1 (human-accelerated conserved non-coding sequence 1) elnevezést kapott DNS-régió, egér-embriók genomjába inzertálták egy olyan molekuláris jelzőrendszerrel együtt, ami megváltoztatta a színét, amikor a HACNS1 módosította a környezetében lévő gének aktivitását. A jelzőrendszer az embriók mancsában lépett működésbe, azon a területen, ahol az 1-es ujj formálódik, ami az embernél a hüvelyujjat, illetve a nagylábujjat jelenti. Mint Prabhakar elmondja a New Scientistnek, az emberi hüvelyujj és nagylábujj az egyik legmeghatározóbb sajátossága fajunknak; a többi ujjal szembefordítható hüvelyujj akkor alakult ki az evolúció során, amikor őseink 3 millió évvel ezelőtt elváltak a csimpánzok őseitől, majd kőeszközöket kezdtek használni. Sőt, az is igen valószínű, hogy a korai humanoidok ezidőtájt egyenesedtek fel és kezdtek két lábon járni. A gének be- és kikapcsolódásának módosításával ez az apró DNS-szakasz, a HACNS1 alakíthatta az ehhez szükséges formára kezünket és lábunkat (Human-Specific Gain of Function in a Developmental Enhancer; Science).

Persze nem ez az egyetlen vizsgálat, ami alátámasztja, hogy a genetikai szabályozó régiók, és nem maguk a gének játszanak alapvető szerepet az ember kialakításában. Egy 2013-as tanulmány a DNS-metiláció szerepére hívja fel a figyelmet, és kimutatja, hogy az közreműködhetett a két lábon járás és a beszédkészség kialakulásában. Andrew Sharp és kollégái (Icahn School of Medicine, New York) összehasonlították az ember, a csimpánz, a gorilla és az orángután DNS-ének metilációs mintázatát, és 171 olyan gént találtak, amelynek az epigenetikai mintázata csak az emberre jellemző sajátosságokat mutat. A gének olyan tulajdonságok kialakításában működnek közre, amelyek a két lábon járáshoz és a beszédhez szükségesek, pl. vérnyomás-szabályozás, a belső fül vagy az arc izmainak fejlődése (Dynamics of DNA Methylation in Recent Human and Great Ape Evolution; PLOS Genetics).

2014-ben David Gokhman és Liran Carmel (Hebrew University, Jerusalem) publikálta annak az úttörő kutatásnak az eredményeit, amelyben már kihalt emberfajták DNS-ének metilációs mintázatát tárták fel, kihasználva azt a tudást, hogy a metilált DNS-szakaszok más tempóban degradálódnak. Az eredményt az emberi DNS epigenetikus mintázatával összehasonlítva kiderült, hogy a végtagfejlődést szabályozó régiók metilációja a mai ember esetén jelentősen eltér pl. a Neandervölgyiekétől, ami azért is érdekes, mert tudjuk, hogy a Neandervölgyiek vaskosabb, rövidebb végtagokkal rendelkeztek. Azaz, magyarázza az eredményeket Colin Barras, néhány gén ki- és bekapcsolása közreműködhetett abban, hogy hosszabb, vékonyabb végtagjaink vannak, mint kihalt unokatestvéreinknek.

A specialitást egyes elemek hiánya is magyarázhatja. David Kingsley (Stanford University) és munkatársai azonosítottak 500 olyan DNS-régiót, amelyekből az ember esetében hiányzik néhány betű, amelyek közeli rokonaink esetében mindnél megvannak. A kutatók az 500-ból főleg kettőre fókuszáltak – mindkettő nem-kódoló régióban található, az egyik egy tumorszuppresszor gén, a másik egy hím nemi hormon receptor génje mellett. Az egérembriókba juttatott DNS-régiók az agyban, illetve a pénisz területén mutattak aktivitást, és mint Kingsley kifejti, miután őseink elvesztették az agyi régióban aktív DNS-régóból a ma hiányzó darabokat, hirtelen gyors proliferációba kezdtek a neuronjaik, és kialakították a mai emberre jellemző óriási agyat. Ez utóbbi nagyjából bizonyos, míg az ágyékban aktív DNS-régió szerepével kapcsolatban csak spekulációk vannak: a csimpánzban a hosszabb régió tüskés péniszt eredményez, amivel a hímek vetélytársaik spermiumait tudják a nőstény nemi járataiból eltávolítani, míg a rövidebb DNS-szakasz az embernél lehetővé tehette a szorosabb párkapcsolatok kialakulását (Human-specific loss of regulatory DNA and the evolution of human-specific traits; Nature).

A legújabb felvetések össze is kötik a szemét DNS-t és az epigenetikus mintázatot. Mint John Mattick (Garvan Institute of Medical Research, Sydney) kifejti, elképzelhető, hogy a szemét DNS kontrollálja a metilációt az átíródó, de nem-kódoló RNS molekulák révén. Mattick javaslata szerint gondoljunk úgy a génjeinkre, hogy azok építőelemeket kódolnak, olyan fehérjéket, amelyek szinte bármilyen élőlény felépítéséhez használhatók, míg a genom 98 százalékát kitevő egyéb DNS tartalmazza azt az információt, hogy hogyan kell ezekből az aspecifikus építőelemekből a különféle fajokat létrehozni. 

Dr. K. A.
a szerző cikkei

hirdetés
Olvasói vélemény: 0,0 / 10
Értékelés:
A cikk értékeléséhez, kérjük először jelentkezzen be!
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés

blog

Egy 57 éves, frissen kezelni kezdett hypertoniás, dohányzó férfibetegnél korábban, hegymenetben jelentkezett már anginaszerű panasza, ami miatt kardiológushoz előjegyezték. Most favágás közben jelentkezett retrosternalis szorító-markoló fájdalom.

Amennyiben a képalkotó szakemberek számára rendelkezésre áll egy iPhone vagy egy iPad készülék, rengeteg minőségi radiológia-orientált alkalmazás közül választhatnak. A más operációs rendszert használók számára jelenleg sokkal korlátozottabbak a lehetőségek.

Úgy látszik, a fül- orr- gégészetet egyre szorosabb szálak fűzik össze a babasamponnal. Most kiderült, hogy alkalmas nasenendoscopia, azaz orrtükrözés során páramentesítésre is, legalábbis thaiföldi kollégák szerint.

Azok számára, akik tudják, mik a gyógyszer hatóanyagai, a mélyvénás trombózis miatti halálesetekről szóló hír nem annyira meglepő. A Diane kombinációban tartalmaz ciproteron-acetátot és az etinil-ösztradiolt.