-
09 май 2023 15:38
- 3104
- 5
![Случайно събитие преди 1 милион години променя завинаги човешкия мозък](https://img2.novini.bg/uploads/news_pictures/2023-19/big/860715.jpg)
Преди повече от милион години големи части от човешкия геном са били пренаредени - случайно събитие по време на формирането на яйцеклетките или сперматозоидите, което е довело до изтриване, дублиране или промяна на участъци от ДНК. Тези структурни варианти, открити сега от учените, вероятно са поставили началото на каскада от други бързи промени в човешката ДНК, които може да са в основата на уникални човешки характеристики, особено на мозъка.
Новото откритие, публикувано в списание Science, е резултат от проучване, анализиращо как участъци от ДНК, наречени "човешки ускорени участъци" (или HAR - 'human accelerated regions'), се различават между хората и шимпанзетата. Участъците HAR са почти идентични сред всички хора, но се различават между хората и всички други бозайници. Изследователите отдавна се питат защо тези последователности - много от които контролират развитието на мозъка - са се променили толкова бързо в ранната еволюция на човека.
"Открихме, че много от HAR са в области на ДНК, където структурните варианти са довели до различно нагъване на генома при хората в сравнение с други примати", обяснява д-р Кейти Полард (Katie Pollard), директор на Института за данни и биотехнологии "Гладстон" и водещ автор на новото проучване. "Това ни даде представа как HAR може да са възникнали на първо място."
При сравняването на геномите на човека и шимпанзето преди близо две десетилетия Полард открива участъци от ДНК - сега наречени HAR - които са били стабилни при бозайниците в продължение на хилядолетия, но внезапно са се променили при ранните хора. Оттогава лабораторията ѝ показва, че повечето HAR са енхансери - къси участъци от ДНК, които регулират активността на гени, свързани с развитието на мозъка. Изследователите обаче все още имат много въпроси относно това как са се появили HAR и каква роля играят те за разграничаването на хората от другите примати.
Полард и нейните колеги се интересуват дали други промени в ДНК, заобикалящи HAR, могат да помогнат за обяснението на техния произход. В сътрудничество с проекта Zoonomia - международно сътрудничество за изучаване на геномите на бозайниците - изследователите анализират HAR и заобикалящата ги среда в 241 генома на бозайници. Те стигат до заключението, че HAR обикновено се намират в области на човешкия геном, които имат големи структурни различия в сравнение с други бозайници.
След това учените проучват дали структурните различия около HAR могат да променят начина на сгъване на ДНК. "Начинът, по който геномът се сгъва в триизмерното пространство като оригами, е особено важен за енхансерите", обяснява Полард, който е и професор в Калифорнийския университет в Сан Франциско и изследовател в Chan Zuckerberg Biohub. "Това е така, защото енхансерите могат да повлияят на активността на всеки ген, който се намира в близост до тях, което може да варира в зависимост от начина на сгъване на ДНК."
За да проучи връзката между HAR и сгъването на ДНК, екипът на Полард използва разработен преди това модел за машинно обучение за предсказване на моделите на сгъване на ДНК и го прилага към ДНК последователности на хора и шимпанзета. След това те идентифицират областите от генома, които се нагъват по различен начин при хората. Компютърът прогнозира, че близо 30 % от HAR са в области на генома, които се нагъват по различен начин при хората в сравнение с шимпанзетата.
"Осъзнахме, че тези специфични за човека структурни промени може да са създали подходяща среда за бързото развитие на HAR в човешкия прародител, след като са останали почти същите през милионите години на еволюция на бозайниците", споделя д-р Катлийн Киф (Kathleen Keough), първи автор на изследването и бивш постдокторант в лабораторията на Полард в Гладстон.
Представете си дължината на ДНК от последния ни общ предшественик с шимпанзетата като дълъг шал, увит около врата ви, с ивици в различни цветове, които преминават през тъканта му по цялата му дължина. А сега си представете, че някой се е опитал да направи абсолютно същия шал, но не е следвал напълно оригиналния модел. Някои от ивиците са по-тесни, други - по-широки, а при някои цветовете са в различен ред от оригинала.
Когато увиете новия шал около врата си по същия начин като оригинала, ивиците, които се намират една до друга в примката, вече не са еднакви. Подобно на този шал, голямата разлика между човешката и шимпанзешката ДНК е структурна: големи части от градивните елементи на ДНК са вмъкнати, изтрити или пренаредени в човешкия геном. Затова човешката ДНК се нагъва по различен начин в ядрото в сравнение с ДНК на други примати.
Екипът на Полард изследва дали тези структурни промени в човешката ДНК и нейното променено триизмерно нагъване биха могли да доведат до преместване на определени гени в рамките на HAR, свързвайки ги с гени, кодиращи различни протеини, отколкото първоначално са били приложени. Много гени в HAR са свързани с други гени, действащи като енхансери, което означава, че те увеличават транскрипцията на свързания/ите с тях ген/и.
Ако ДНК, намираща се в близост до HAR, се нагъва по различен начин при хората и доближава различни гени до HAR, това би могло да има драстични последици за нашите предци. "Представете си, че сте енхансер, който контролира нивата на хормоните в кръвта, а след това ДНК се нагъва по нов начин и изведнъж се оказва, че се намирате до ген за невротрансмитер и трябва да регулирате нивата на химичните вещества в мозъка, вместо в кръвта", разказва Полард. "Вашите инструкции вече са остарели и трябва да бъдат променени."
Предвижданията на модела за машинно обучение показват, че в близост до HAR са настъпили големи структурни промени, но не показват кои гени са попаднали под техен контрол. За да отговорят на този въпрос, Полард и колегите ѝ провеждат лабораторни експерименти, които им позволяват да определят в мозъчни клетки на хора и шимпанзета, получени от стволови клетки, кои участъци от ДНК са най-близо до стотици различни HAR.
В много случаи те откриват, че човешките HAR са близо до гени, за които е известно, че играят роля в развитието на мозъка; в някои случаи близките гени са свързани и с развитието на неврологични или психиатрични заболявания. Екипът на Полард наскоро съобщи, че вариациите, които бързо са се появили в HAR по време на ранната човешка еволюция, често са се противопоставяли една на друга, като първо са повишавали активността на даден енхансер, а след това са я понижавали или обратното. Новите резултати, според нея, се вписват добре в модела, предложен в това изследване.
"Случва се нещо голямо, като тази мащабна промяна в нагъването на генома, и нашите клетки трябва бързо да го поправят, за да избегнат еволюционен минус", коментира Полард. "Но поправката може да е прекалено сложна и да трябва да се усъвършенства с течение на времето."
Макар че новата статия помага да се отговори на въпроса как HAR може да са се появили в началото, екипът на Полард все още има въпроси, които планира да проследи, за това защо масивните структурни промени са оцелели през изпитанието на времето и как HAR влияят върху развитието на човешкия мозък.
Справка: Kathleen C. Keough et al. ,Three-dimensional genome rewiring in loci with human accelerated regions. Science 380,eabm1696(2023). DOI: 10.1126/science.abm1696
Източници: A Chance Event 1 Million Years Ago Changed Human Brains Forever, ScienceAlert
Study Suggests Catalyst for Human Brain Evolution, Gladstone Institute
Последвайте канала на
Свързани новини
![Торонто обяви Везенков](https://sportal365images.com/process/smp-images-production/sportal.bg/18032024/a2af17f3-1be2-4d02-a45e-fd871c06d2ce.jpg?operations=crop(0:2:1365:770),fit(968:545))
Торонто обяви Везенков
![Официално: Левски представи нов вратар](https://sportal365images.com/process/smp-images-production/sportal.bg/28062024/772bacaa-c057-4322-b5f1-e3df7418e556.jpg?operations=crop(0:32:2048:1184),fit(968:545))
Официално: Левски представи нов вратар
![Легенда на Германия: България трябва да изгражда футболисти с характер](https://sportal365images.com/process/smp-images-production/sportal.bg/27062024/98353800-a8d2-47be-ae75-d76fa1cf2a37.jpg?operations=crop(0:303:4640:2913),fit(968:545))
Легенда на Германия: България трябва да изгражда футболисти с характер
![Григор Димитров започва срещу сърбин на "Уимбълдън"](https://sportal365images.com/process/smp-images-production/sportal.bg/28062024/f6008b75-a9c8-47c1-a21b-36a7e2f73808.jpeg?operations=crop(0:554:7054:4522),fit(968:545))
Григор Димитров започва срещу сърбин на "Уимбълдън"
![Иво Иванов пред Sportal.bg: Стискам палци Везенков да остане в НБА](https://sportal365images.com/process/smp-images-production/sportal.bg/28062024/e6f2ea5a-65c4-4314-8686-a26fe198a2dd.jpeg?operations=crop(0:458:4031:2726),fit(968:545))
Иво Иванов пред Sportal.bg: Стискам палци Везенков да остане в НБА
![Евро 2024 - следете всичко най-интересно в Германия с екипа на Sportal.bg](https://sportal365images.com/process/smp-images-production/sportal.bg/28062024/9ad4c3d2-e704-47d6-9a6e-c4ab50254ca5.png?operations=autocrop(968:545))
Евро 2024 - следете всичко най-интересно в Германия с екипа на Sportal.bg
Коментари 5
Добави![](https://novini.bg/statics/assets/img/icon_0.jpg)
2023.05.10 | 12:18
![](https://novini.bg/statics/assets/img/icon_0.jpg)
2023.05.10 | 07:59
![](https://novini.bg/statics/assets/img/icon_0.jpg)
2023.05.09 | 16:53
Добави коментар
Водещи новини
![Министър Владимир Малинов освободи от длъжност изпълнителния директор на БЕХ](https://img2.novini.bg/uploads/news_pictures/2024-26/big/954397.jpg)
Министър Владимир Малинов освободи от длъжност изпълнителния директор на БЕХ
28 юни 202420:46
![ДПС-Пловдив сне доверието си от Рамадан Аталай, искат оставката му от парламента](https://img2.novini.bg/uploads/news_pictures/2024-26/big/954399.jpg)
ДПС-Пловдив сне доверието си от Рамадан Аталай, искат оставката му от парламента
28 юни 202420:53
![Татяна Буруджиева: Представителната демокрация е пробита отвсякъде, но партиите се трансформират](https://img2.novini.bg/uploads/news_pictures/2024-26/big/954403.png)
Татяна Буруджиева: Представителната демокрация е пробита отвсякъде, но партиите се трансформират
28 юни 202421:17
![Политологът Димитър Аврамов: Обществото ни се е отдало на хедонизъм и отказва да се занимава с основните въпроси](https://img2.novini.bg/uploads/news_pictures/2024-26/big/954401.png)
Политологът Димитър Аврамов: Обществото ни се е отдало на хедонизъм и отказва да се занимава с основните въпроси
28 юни 202421:12
![Водещите новини! Васил Терзиев: Вътрешният министър ме заплашва, чакам служители на МВР да ме арестуват. МС: Страната ни твърдо подкрепя Украйна (и още…)](https://img2.novini.bg/uploads/news_pictures/2024-26/big/954389.jpg)
Водещите новини! Васил Терзиев: Вътрешният министър ме заплашва, чакам служители на МВР да ме арестуват. МС: Страната ни твърдо подкрепя Украйна (и още…)
28 юни 202419:09
![Адвокатката на Брендо: Абсурдно е да се твърди, че е кацнал в България на изоставено летище](https://img2.novini.bg/uploads/news_pictures/2024-26/big/954393.jpg)
Адвокатката на Брендо: Абсурдно е да се твърди, че е кацнал в България на изоставено летище
28 юни 202419:44
![Напрежение в селото на биячите на шофьора на автобус с туристи, пълно е с жандармерия](https://img2.novini.bg/uploads/news_pictures/2024-26/big/954390.jpg)
Напрежение в селото на биячите на шофьора на автобус с туристи, пълно е с жандармерия
28 юни 202419:10
![Владимир Путин: Русия трябва да започне да произвежда ракети със среден обсег в отговор на действията на САЩ](https://img2.novini.bg/uploads/news_pictures/2024-26/big/954407.jpg)
Владимир Путин: Русия трябва да започне да произвежда ракети със среден обсег в отговор на действията на САЩ
28 юни 202421:36
![Руски ракетен удар в Днепър взе жертви](https://img2.novini.bg/uploads/news_pictures/2024-26/big/954414.jpg)
Руски ракетен удар в Днепър взе жертви
28 юни 202422:18
2023.05.09 | 16:09
2023.05.10 | 16:15