Az emberek különböznek a csimpánzoktól, nem pedig attól, amit akarnak. • Konstantin Popadin • Tudományos hírek a "Elemekről" • Genetika

Az emberek különböznek a csimpánzoktól, nem pedig attól, amit akartak.

Nyilvánvaló, hogy a csimpánz fölött egy személy szellemi képességeinek fölényét nagyon kevés gén kódolja (szekvencia vagy expressziós szint megváltoztatása), és nem könnyű megtalálni ezeket a géneket. Fénykép a thegreenman.net.au-ból

Az emberi genom olvasása a tudósok rendelkezésére állt, és rengeteg információt szolgáltat a genomunk szerkezetéről és fejlődésünk jellemzőiről. A közelmúltban olvasott csimpánz, a legközelebbi modern rokonunk teljes genomja. Az emberek és a csimpánzok mentális képességei közötti különbségek genetikai okának megtalálásánál számos összehasonlító genomikai elemzést végeztünk, amelyek eredményei azt mutatják, hogy az idegrendszer génjeinek gyors molekuláris evolúcióját nem figyelték meg emberekben. Nyilvánvaló, hogy az emberi szellemi képességekbe való ugrás olyan nagyon kis számú génváltozásnak köszönhető, melyeket nehéz felismerni. Éppen ellenkezőleg, a herék működésében szerepet játszó gének kimutatták a kedvező mutációk tömeges és gyors felhalmozódását mind az emberekben, mind a csimpánzokban.

Egy személy viselkedése és szellemi képességei minőségi új szintet mutatnak a majomhoz képest.Indokolt feltételezni, hogy ezek a különbségek genetikai jellegűek, ezért észlelhetők összehasonlító genomikus szinten. Mivel a teljes emberi és csimpánz genomokat már leolvasták, lehetõvé vált a kérdés vizsgálata. Egészen a közelmúltig darwinisták vagy pozitív szelekciót mutattak ki a humán kedvező mutációk felhalmozódásával kapcsolatban, csak néhány gén esetében, míg tömegükben az emberi genom és a csimpánzok közötti különbségek semlegesek – véletlenszerű molekuláris változások a populációban csimpánzokat vagy embereket, akik nem komolyan befolyásolják a gének működését.

A német tudósok által végzett humán és csimpánz genomok átfogó összehasonlító tanulmánya megjelent a folyóiratban tudomány tavaly (Khaitovich P. et al. 2005). A humán és csimpánz gének szekvenciáit egy számítógépen elemezték egy meglehetősen új megközelítéssel: a homológ emberi és csimpánz gének intenzitása (mennyire intenzíven termelték e gén termékeit) összehasonlították a közös ősök ugyanazon génjéből származó géneket.

A tudósok 6000 ember és 5 csimpánz 21000 gén expresszióját tanulmányozták a szívben, a vesében, a májban, a herékben és az agyban. Kiderült, hogy az expressziós szint különbségei pozitív módon korrelálnak a molekuláris divergencia szintjével. Ez azt jelenti, hogy ha az összehasonlított gének nagy eltérést mutatnak az expressziós szintben (expressziós eltérés, Y-tengely a gráfban), akkor nukleotidszekvenciájukban is nagyon különbözőek (Ka / Ki, X-tengely a gráfban). Továbbá, a vizsgált öt szövet mindegyikének génjeinek átlagolása után kiderült, hogy az agyszövetben kifejtett gének (fekete négyzet), majd tovább nőttek: a szívben (vörös), vese (zöld), máj (kék) és herék (kék).

Miért fejlődnek a gének a májban és a herékben gyorsabban, mint az agy- és szívszövetben lévő gének? Két magyarázat lehetséges: (1) a gyorsan fejlődő gének kevésbé fontosak, azaz működésük kevésbé befolyásolja az egész szervezet alkalmasságát, ezért véletlenül sok apró, szinte semleges mutációt (semleges molekuláris evolúció elméletét) gyűjtöttek össze; (2) a gyorsan fejlődő gének halmozott előnyös mutációkat, amelyek adaptív módon befolyásolják működésüket. E két magyarázat egyikének kiválasztásához a felső táblázat nem elegendő.

További információk adhatók az alábbiakban. Először nézzük meg az intraspecifikus divergenciát. Az ábra azt mutatja, hogy a dendrogram kompaktabb gének herékben és agyszövet, ami arra utal, hogy fontos a fenntartása ugyanazon expressziós szintje megfelel az egyes típusú. Elszórtan dendrogram gének a szív, a vese és a máj sugallja egyre kisebb jelentősége konzervativizmus szintjének ezen gének expressziója a intraspecifikus szinten.

A szövetspecifikus gének expressziójának különbségei az emberek között (H, emberi) és a csimpánzok (C, a csimpánz). A hossza a szegmensek arányos a különbség az expresszió szintjét, és rajzolt ugyanazon a skálán minden szövetre (agy, szív, vese, máj, herék). Ábra. Khaitovich et al. 2005

Hogyan értékeljük a múltbeli darwini szelekciót, amely befolyásolja a génexpresszió szintjét? Úgy véljük, hogy ha az arány a fajok közötti változataitól expressziós szintje (hossza összekötő szakasz két faj) a fajon belüli (görcsökkel hossza minden fajon belül) szignifikánsan nagyobb volt, mint az egység, a molekuláris evolúció ezen gének volt az a pont a darwini szelekció, azaz történt rögzítés mutációk, amelyek pozitívan befolyásolják ezen gének működéséről.

Kiderül, hogy csak a herék génjei mutatnak nagy valószínűséggel, hogy a darwinista szelekció befolyásolta a kifejezésük szintjét. Ez önmagában nem meglepő. A spermatogenezisben részt vevő és a szeminális folyadékot érintő gének részt vesznek a többi férfinál a szeminfluenzal való versenyben, és védik a spermiumokat a kórokozókból; az ivarsejtek felismerésében szerepet játszó gének állandó nemzedékek egyenlőtlensége miatt állandó evolúciós fegyverkezési versenyen mennek keresztül: kedvező a férfiak számára, hogy a nők a lehető legtöbb energiát fektessenek utódaikba, miközben a nők szabályozzák és korlátozzák ezeket az önző vágyakat, gondoskodnak az egészségéről és a következő utódok termesztéséhez szükséges erők (a férfi nem kell gondolnia – kevés energiát helyez az utódokba). Mindezek az érvek azt sugallják, hogy a spermatogenezisben részt vevő gének evolúciós sebességének magasnak kell lennie minden szexuális fajban, és a személy nem egyedülálló e tekintetben.

De mi a helyzet az agyi gének pozitív szelekciójának nyomai hiányában? A tudósok nem adtak fel, és újabb elemzést végeztek. Becslõdtek az aminosavszubsztitúciók számát az embereket és a csimpánzokat,a humán és a hispanzsai közös ősének javasolt eredeti aminosavszekvenciájának helyreállításával közös távoli rokonuk – a patkány genomjával – származó adatokat használva. Ez azt jelenti, hogy "gyökerezik" egy ember filogenetikus fáját és egy csimpánzot – mindegyik dendrogramra mutatnak egy pontot a fajok között, ahonnan elkezdtek eltérni. Ha az evolúció semleges volt és még akkor is, akkor ez a pont középen lesz, és ha az egyik vonal gyorsabban felcseréli a helyettesítéseket, akkor a közös õse pont mozog a középpontból.

És végül (!) Kiderült, hogy az agyszövetben kifejeződő gének dendrogramjának közös ősének pontja közelebb áll a csimpánzhoz – 1,4-szer nagyobb aminosav-helyettesítések halmozódtak fel az emberhez vezető vonalban. Most reménykedhetünk, hogy ezek az aminosavszubsztitúciók az embert emberré tették, és hogy az evolúciójának racionális szemcséjét találták.

Egyébként a testes gének esetében ez az arány közel áll az egységhez (1,04), azaz bár a testes gének fejlődése is gyors volt (lásd fent), de egyenletesen ment az emberi vonalban és a csimpánzban is – ez azt jelenti, hogy Darwin a kiválasztás egyenletesen haladt mindkét vonalon.

Azonban a tudósok öröme rövid életű volt.Nemrégiben a magazinban A genetikai trendek a Michigan Egyetem biológusai, az Ann Arbor-ban megjelentek egy cikket, amelyben kiterjesztették az emberi genom számítógépes genetikai analízisét és a csimpánzot (Shi et al. 2006). A fák gyökeresedéséhez a macaque genomot használták. Öt különbözõ fogalommeghatározás alkalmazásával agyszövet-specifikus gén (1-3, három különböző módszer szerint, azok a gének, amelyek csak az agyszövetekben fejeződnek ki; 4 – a szakirodalomban leírt gének felsorolása az idegrendszer kifejlődésében és működésében; 5 – a legalább egy megközelítésben azonosított összes gén egyesítése ), a tudósok egyik ilyen esetben sem mutathattak szignifikánsan magasabb arányt az aminosavszubsztitúciók felhalmozódására az emberhez vezető vonalban.

Az ember evolúciós fája, csimpánzok és makákók. Az agy összehasonlító mérete. Ábra. a Shi és munkatársai cikkéből. 2006

Az elemzést bonyolítja az a tény, hogy a csimpánz genomot kevésbé olvassák le – több hibát tartalmaz, mint az emberi, ami elrejti a pozitív szelekciót az emberi vonalon. Számos statisztikai elemzés elvégzése után és a csimpánz genomjában a hibák lehetséges hatása miatt a tudósok bebizonyították, hogy az ember eredete nem figyelték meg az idegszövet munkájában részt vevő génekben az aminosav-változások egyetemes és nagymértékű felhalmozódása.

De még mindig okosabbak vagyunk, mint a csimpánzok és nagyobb a relatív agyméretünk! Nyilvánvaló, hogy szellemi képességeink fejlődését igen kis számú gén kódolja (szekvencia vagy expresszió szintjének változása), és ezek a változások nem befolyásolják az idegrendszer összes génjének átlagolt jellemzőit.

forrás:
1) Philipp Khaitovich, Ines Hellmann, Wolfgang Enard, Katja Nowick, Marcus Leinweber, Henriette Franz, Gunter Weiss, Michael Lachmann, Svante Pääbo. Az ember és a csimpánz genomjainak és transzkriptómáinak párhuzamos mintái // tudomány. 2005. V. 309. P. 1850-1854.
2) Peng Shi, Margaret A. Bakewell, Jianzhi Zhang. Gondoltál arra, hogy az agy-specifikus gének gyorsabban fejlődnek, mint az ember a csimpánzokban? (Pdf, 300 Kb) // A genetikai trendek. 2006. V. 22. P. 608-613.

Konstantin Popadyin


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: