Gehirn gen könnte erklären, warum dir ist So groß
Ein detaillierten Scan des menschlichen Genoms ergab einen kleinen Schnipsel von DNA, die beschleunigte Evolution beim Menschen durchlaufen hat.
Die genaue Rolle des DNA-Abschnitts ist unklar, aber es ist Teil eines Gens, die während einer kritischen Phase der Entwicklung des Gehirns beim Menschen aktiviert wird. Der genetische Code-Fragment findet sich auch bei anderen Tieren, aber für mehrere Millionen Jahre weitgehend unverändert geblieben.
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Die Forscher sagen die Feststellung, detailliert in der 17. August-Ausgabe der Zeitschrift Nature, könnte erklären, warum die Gehirne von Menschen fast dreimal größer als die der Schimpansen, unsere nächsten lebenden Verwandten sind.
Evolution auf der Überholspur
Die Forscher verglichen die Genome von Menschen, Schimpansen, Mäuse und Ratten und identifizierten DNA-Abschnitte, die in den 80 Millionen Jahren weitgehend unverändert geblieben sind, da wir alle einen gemeinsamen Vorfahren teilen.
Die Suche war dann verfeinert, um die DNA-Schnipsel zu suchen, die seit der Vorfahren des Menschen seit den 6 Millionen Jahren oder so deutlich geändert haben und Schimpansen aufgeteilt.
"Einige DNA-Regionen kaum über Millionen von Jahren bei den meisten Arten verändert haben", sagte Studie Teammitglied Katherine Pollard, der jetzt an der University of California, Davis. "Meine persönliche Note war eine Teilmenge dieser Gene zu suchen, die nur beim Menschen verändert haben."
Pollard gefunden 49 Regionen im menschlichen Genom, die rasante Entwicklung aufwies. Die meisten dieser sogenannten "menschlichen beschleunigte Regionen" oder HARs, befanden sich in der Nähe von Genen, die helfen die Funktion anderer Gene regulieren. Außerdem wurden 12 der HARs gelegen, in der Nähe von Genen, die in die Entwicklung des Gehirns.
Topping aus der Liste war HAR1, ein Abschnitt der DNA besteht aus 118 Basen oder "Buchstaben." Eine computergestützte Analyse von HAR1 zeigte, dass im Wesentlichen das gleiche bei allen Säugetieren mit Ausnahme von Menschen ist.
In der Zeit seit Menschen und Schimpansen Trennung vor etwa 6 Millionen Jahren hat HAR1 18 Basis Substitutionen zerbrach wenn nur eine oder keine durch Zufall zu erwarten wäre.
Zum Vergleich: die HAR1 Region von Hühnern und Schimpansen unterscheiden sich nur durch zwei Substitutionen, obwohl mehr als 310 Millionen Jahre vergangen sind, seit sie einen gemeinsamen Vorfahren teilen.
Wichtig für die Entwicklung des Gehirns
Nachdem HAR1 identifiziert wurde, Pierre Vanderhaegen, Neurowissenschaftler an der Universität Brüssel, abgeschirmt menschlichen embryonalen Gehirns Abschnitte um festzustellen, wann es aktiv war.
Vanderhaegen festgestellt, dass HAR1 zum Ausdruck gebracht wurde, als Teil von einem Gen namens HAR1F zwischen der siebten und neunten Woche der Schwangerschaft in den Teil des embryonalen Gehirns, die Anlass zu der Großhirnrinde.
Insbesondere ist HAR1F aktiv in speziellen Nervenzellen Cajal-Retzius Neurone, die entscheidend für die Bildung des Schichtaufbaus der menschlichen Hirnrinde sind genannt. Die Neuronen lösen ein Protein namens reelin, dass hilft Neuron Wachstum und Verbindungen führen. Wenn reelin aktiv ist, ist HAR1F auch aktiv.
"Wir wissen nicht, was es tut, und ob es interagiert mit reelin, wissen wir nicht", sagte Studie Teammitglied David Haussler von der University of California, Davis. "Aber der Beweis ist sehr suggestiv, die dieses Gen ist wichtig für die Entwicklung der Großhirnrinde, und das ist aufregend, weil der menschlichen Hirnrinde ist dreimal so groß wie in unserer Vorgänger."
Eine andere Art des Gens
Im Gegensatz zu den meisten bekannten Genen trägt HAR1F keine Anweisungen für die Herstellung eines Proteins. Stattdessen erzeugt es so genannte "funktionale RNA-Moleküle," die biologischen Funktionen ähnlich wie Proteine führen. Aber wo Proteine mit Moleküle, so genannte Aminosäuren aufgebaut sind, RNA-Moleküle bestehen aus Nukleinsäuren — die gleichen Bausteine als DNA.
Funktionale RNAs verwenden die gleiche Art von stabilen Basenpaarung, die eine doppelsträngige Helix DNA zusammenhält. In HAR1s Fall jedoch gibt es mehrere Helices. Der 18 Basis Ersetzungen für Menschen einzigartig beteiligt sind 10 Änderung der Länge und Konfiguration dieser Helices.
"Es ist eine neue Struktur, einzigartig,", sagte Studie Teammitglied Sofie Salama, auch von der UC Santa Cruz.
Es ist nicht klar, noch was die Änderungen durchführen, aber es könnte eine Rolle spielen, menschlicher machen und Schimpanse Gehirn anders, sagen die Forscher.
Haussler, sagte das Team plant, die andere HARs ähnlich detailliert zu studieren.
"Wir nur eine dieser Regionen sorgfältig studiert habe," sagte er. "Wir müssen jetzt die anderen 48 durchlaufen."
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