دانشمندان دریافتند رشد مغز انسان نسبت به پستانداران دیگر، بر اثر وقوع یک اتفاق در حدود یک میلیون سال قبل دچار تغییر شد.

طبق گزارش ساینس آلرت؛ تیمی از محققان به رهبری کیتی پولارد، زیست‌شناس محاسباتی و مدیر مرکز علوم داده و بیوتکنولوژی گلادستون در ایالات متحده HARهای دو دهه پیش موجود در ژنوم انسان وشامپانزه ها را مورد بررسی قرار دادند.

ژنوم یا DNAها حاوی دستور العمل های ارزشمندی هستند که از نسلی به نسل دیگر منتقل می شود. البته، در DNA مناطفی وجود دارد که تحت تاثیر عواملی مانند تکامل قرار نمی گیرد. به عنوان مثال: پستانداران توالی های رمز گذاری شده ای دارند که در بین همه آنها مشترک است و با گذشت میلیون ها سال همچنان ثابت باقی مانده اند. اما، انسان ها از این قاعده استثنا هستند. بنا به دلایلی، دستورالعمل هایی که مدتها توسط اجداد ما حفظ شده بود ناگهان، در مدت زمان کوتاهی دچار تغییر شد. مناطقی در ژنوم ما به نام HAR یا “مناطق شتاب دار انسانی” وجود دارند که در این تغییر نقش مهمی ایفا می کنند.

این محققان معتقدند تعدادی از HAR ها علت اصلی جدایی انسان ها از گونه های شامپانزه‌ها و بونوبوها هستند. تیم پولارد با تجزیه و تحلیل داده ها دریافت، HAR های موجود در مرکز پیچ خوردگی های DNA انسان می تواند باعث تغییر مسیرتکامل ما شود. دی. ان.ای مشترک از آخرین جد مشترک ما با شامپانزه ها را به عنوان یک روسری بلند در نظر بگیرید که دور گردن شما پیچیده شده اند. این روسری را با نوارهای رنگارنگ مختلفی در نظر بگیرید که در طول بافته شده اند.

حالا برای یک لحظه تصور کنید، یک شخصی سعی کرده است مانند آن روسری را ایجاد کند. روسری جدید مانند نمونه اولیه است اما از نمونه اصلی الگوبرداری نکرده است. در این مدل، نوارها همگی در یک ابعاد نیستند تعدادی باریک تر و تعدادی پهن تر هستند.

وقتی روسری جدید را بخواهید مانند روسری اصلی دور گردن خود بپیچید، نوارهایی که در حلقه کنار هم قرار می گیرند دیگر شبیه به هم نیستند. DNA انسان و شامپانزه ها هم مانند همین روسری ها عمل می کنند. قسمت های مهمی از DNA در ژنوم انسان حذف، وارد یا مرتب شده اند. به همین علت، مرکز پیچ خوردگی ها در دی.ان.ای انسان با سایر پستانداران متفاوت است.

تیم پولارد می خواستند ببینند آیا این تغییرات ساختاری در DNA انسان و تاخوردگی 3 بعدی تغییر یافته آن، می‌تواند منجر به ناپدید شدن ژن‌های خاصی در HAR شود و آنها را به ژن‌های کدکننده پروتئین مرتبط کند. بسیاری از ژن‌های درون HAR با ژن‌های دیگر مرتبط هستند و به عنوان تقویت‌کننده عمل می‌کنند (به این معنی که رونویسی ژن مرتبط خود را تکثیر می کنند.)

پولارد می‌گوید: «تقویت‌کننده‌ها می‌توانند بر فعالیت هر ژنی که به آن نزدیک می‌شود تأثیر بگذارند، که این تغییر بسته به نحوه چین‌خوردگی DNA می‌تواند متفاوت باشد. در مطالعه‌ای که در اوایل سال 2023 منتشر شد، تیم پولارد مدلی را ایجاد کرد که نشان می‌دهد تغییرات سریعی که در HARهای انسان‌های اولیه وجود داشت با یکدیگر متفاوت بود. این تغییرات باعث بالا و پایین شدن تنظیمات ژنتیکی شد. تقویت‌کننده را در نوعی تنظیم دقیق ژنتیکی بالا و پایین می‌کردند – مدلی که توسط آن پشتیبانی می‌شود.

تیم تحقیقاتی در جدیدترین مطالعه خود، از روش یادگیری ماشینی برای بررسی ژنوم 241 گونه مختلف از پستانداران استفاده کرد. آن ها متوجه شدند حدود 30 درصد از HAR ها در مناطقی از DNA حضور داشتند که چین خوردگی ژنوم انسان در آن مناطق نسبت به سایر پستانداران متفاوت بود. مناطق حاوی HAR پر از ژن هایی بودند که انسان ها را نزدیک ترین خویشاوندانش یعنی شامپانزه ها متمایز می کرد. بررسی دی. ان.ای موجود در سلول های بنبادی انسان و شاپانزه ها نشان داد حدود یک سوم HAR های شناسایی شده به طور خاص در طول توسعه نئوکورتکس(مغز) انسان رونویسی شده بودند.

اما نقش واقعی HAR ها در بدن چیست؟! HAR ها در رشد و شکل گیری مسیرهای عصبی مرتبط با هوش، خواندن، مهارت های اجتماعی، حافظه، توجه و تمرکز جنین نقش مهمی ایفا می کنند. این ژن‌های تقویت‌کننده، که میلیون‌ها سال بدون تغییر ماندند احتمال دارد تحت شرایطی مجبور شوند با ژن‌های مختلف در نواحی اطراف خود سازگار شوند.

پولارد در این باره معتقد است: “تصور کنید شما یک تقویت کننده هستید که وظیفه دارد سطح هورمون های خون را کنترل کند. در این حین DNA به صورت ناگهانی پیچ می خورد و در کنار یک ژن انتقال دهنده عصبی قرار می گیرید. این بار به جای کنترل سطح هورمون خون، باید سطوح شیمیایی را در مغز تنظیم کنید. این باعث ایجاد یک تغییر بزرگ در محل چین خوردگی می شود و سلول های بدن باید به سرعت آن را برطرف کنند تا از آسیب های تکاملی جلوگیری کنند.”

وی در پایان صحبت های خود گفت: “ما هنوز نمی دانیم که این تغییرات چگونه بر جنبه های خاصی از تکامل مغز ما تأثیر گذاشته است و چگونه آنها به بخشی جدایی ناپذیر از DNA گونه ما تبدیل شده اند. پیدا کردن پاسخ این سئوالات نیازمند تحقیقات بیشتری است.”