április 19, 2024

Androbit techmagazin

Az Androbit tényeken alapuló híreivel, exkluzív videofelvételeivel, fotóival és frissített térképeivel maradjon naprakész Magyarország legfrissebb fejleményein.

Miért nincs az embereknek farka?

Miért nincs az embereknek farka?

Iratkozzon fel a CNN Wonder Theory tudományos hírlevelére. Fedezze fel az univerzumot lenyűgöző felfedezésekről, tudományos eredményekről és egyebekről szóló hírek segítségével.



CNN

Az embereknek sok csodálatos tulajdonságuk van, de hiányzik egy dolog, ami a legtöbb gerinces állatban közös: a farok. Hogy ez pontosan miért volt valami rejtélyes.

A farok hasznos az egyensúlyozáshoz, a meghajtáshoz, a kommunikációhoz és a csípő rovarok elleni védekezéshez. Az emberek és a legközelebbi főemlős rokonaink – a nagy majmok – azonban mintegy 25 millió évvel ezelőtt búcsút mondtak a farkuknak, amikor a csoport elvált az óvilági majmoktól. A veszteség régóta összefüggésbe hozható a kétlábúságra való átállásunkkal, de keveset tudtak azokról a genetikai tényezőkről, amelyek a főemlősök farktalanságához vezettek.

A tudósok a farkunk elvesztését egy rövid genetikai kódszekvenciára vezették vissza, amely bőségesen megtalálható genomunkban, de évtizedekig szemét DNS-nek minősítették, amely szekvencia úgy tűnik, nem szolgál biológiai célt. Azonosították az Alu elemként ismert töredéket a TBXT nevű, farokhosszal kapcsolatos gén szabályozó kódjában. Az Alu a transzponálható génekként ismert osztályba tartozik, amelyek olyan genetikai szekvenciák, amelyek képesek megváltoztatni helyét a genomban, és mutációkat váltanak ki vagy visszafordítanak.

Valamikor távoli múltunkban az AluAluY elem beugrott a TBXT génbe a homininok (nagy majmok és emberek) ősében. Amikor a tudósok hat hominin faj és 15 nem hominin főemlős DNS-ét hasonlították össze, az AluY-t csak a hominin genomokban találták meg – számoltak be a tudósok február 28-án a folyóiratban. természet. A genetikailag módosított egerekkel végzett kísérletekben – ez a folyamat közel négy évig tartott – a rágcsálók TBXT génjeibe történő Alu inszerciók manipulálása megváltozott farokhosszat eredményezett.

A tanulmány vezető szerzője szerint a tanulmány előtt „sok hipotézis létezett arról, hogy a homininok miért fejlődtek faroktalanná”, a leggyakoribb az volt, hogy a farkatlanságot egyenes testtartással és a kétlábúság kialakulásával kapcsolták össze. Bo Xiaa Génszabályozási Obszervatórium kutatója, valamint a MIT Broad Institute és a Harvard Egyetem vezető kutatója.

De ami azt illeti, hogyan veszítették el az emberek és az emberszabású majmok a farkukat, „(korábban) semmit sem fedeztek fel vagy feltételeztek” – mondta Shea a CNN-nek egy e-mailben. „Felfedezésünk az első alkalom, hogy genetikai mechanizmust javasolunk” – mondta.

Mivel a farok a gerinc meghosszabbítása, az eredmények az emberi magzati fejlődés során fellépő idegcső-rendellenességek megértéséhez is hatással lehetnek a tanulmány szerint.

READ  A NASA valószínűtlen hőse a klímaválságban

A tanulmány társszerzője szerint a kutatók áttörése akkor következett be, amikor Shea áttekintette a genom TBXT régióját egy, a fejlődésbiológusok által széles körben használt online adatbázisban. Itai Yanaia NYU Grossman School of Medicine Genetikai, Biokémiai és Molekuláris Farmakológiai Intézetének professzora.

Itai Yanai

A vizsgálat során a genetikailag módosított egerek farokhossza változó volt: a farok nélkülitől a hosszú farokig. (A nyílhegyek kiemelik a farok fenotípusok közötti különbségeket. A „cv” a „farokcsigolya”, az „sv” a „szakrális csigolya”; a „WT” pedig a „vad típus”.)

„Bizonyára más genetikusok ezrei is megvizsgálták ezt” – mondta Yanai a CNN-nek. „Ez hihetetlen, nem? Hogy mindenki ugyanazt nézi, és Po észrevett valamit, amit mindannyian nem vettek észre.”

Alumínium elemek bőségesek az emberi DNS-ben; A TBXT-be való beépülés „szó szerint egy a genomunkban előforduló millióhoz” – mondta Yanai. De míg a legtöbb kutató elvetette a TBXT-ben lévő Alu beépülést, mint ócska DNS-t, Shea megjegyezte, hogy közel van a szomszédos Alu elemhez. Azt gyanították, hogy ha összekapcsolódnak, megzavarhatják a fehérjetermelés folyamatát a TBXT génben.

„Egy szempillantás alatt megtörtént. Aztán négy évbe telt egerekkel végzett munka, hogy valóban teszteljék” – mondta Yanai.

A kutatók ezt használták kísérleteik során CRISPR génszerkesztő technológia Olyan egereket tenyészteni, amelyek TBXT génjeikben Alu inszerciót tartalmaznak. Azt találták, hogy az Alu a TBXT gént kétféle fehérje előállítására késztette. Ezek közül az egyik rövidebb farkat eredményezett; Minél több gén termeli ezt a fehérjét, annál rövidebb a farok.

A felfedezés egyre több bizonyítékot szolgáltat arra vonatkozóan, hogy az Alu-elemek és az ugrógének más családjai mégsem „szemét” – mondta Yanai.

„Mivel megértjük, hogyan replikálódnak a genomban, most kénytelenek vagyunk megvizsgálni, hogyan alakítják a fiziológia, a morfológia és a fejlődés nagyon fontos aspektusait” – mondta. „Szerintem elképesztő, hogy egyetlen darab alo – valami olyan kicsi – egy egész függelék elvesztéséhez vezethet, mint egy farok.”

Az Alu génműködést befolyásoló mechanizmusainak hatékonyságát és egyszerűségét már nagyon régóta nem értékelték – tette hozzá Shea.

„Minél többet tanulmányozom a genomot, annál inkább rájövök, milyen keveset tudunk róla” – mondta Shea.

READ  A kutatók egy régóta kihalt fosszilis lényt elevenítenek fel robotként

Farkatlan és fán lakó

Az embereknek még mindig van farka, amikor az anyaméhben magzatként fejlődünk; Ez a kis függelék az összes gerinces farki elődje, és 10-12 csigolyát tartalmaz. Csak a terhesség ötödik-hatodik hetétől látható, a magzat életének nyolcadik hetére pedig általában eltűnt a farka. Egyes csecsemőkben megmaradnak az embrionális farokmaradványok, de ez rendkívül ritka, és ezekből a farokból általában hiányzik a csont és a porc, és nem részei a gerincvelőnek – jelentette egy másik kutatócsoport. említett 2012-ben.

De míg az új tanulmány megmagyarázza az emberek és emberszabású majmok farokvesztésének „hogyanát”, a „miért” még nyitott kérdés – mondta a biológiai antropológus. Lisa Shapiroaz austini Texasi Egyetem antropológiai tanszékének professzora.

„Szerintem nagyon érdekes meghatározni, hogy milyen genetikai mechanizmus lehetett felelős a homininok farokvesztéséért, és ez a cikk értékes hozzájárulást jelent ehhez” – mondta Shapiro a CNN-nek egy e-mailben, aki nem vett részt a kutatásban. .

Természettudományi Múzeum/Alamy Stock fotó

A kövületek azt mutatják, hogy a fenti ábrán látható Proconsul africanus ősi főemlős farok nélküli fákon élt.

„Ha azonban ez egy olyan mutáció, amely véletlenszerűen a majom őseink farkának elvesztéséhez vezetett, akkor is felveti a kérdést, hogy a mutáció megmaradt-e azért, mert funkcionálisan előnyös volt (evolúciós adaptáció), vagy csak nem jelent felelősséget.” Shapiro mondta. , amely a főemlősök mozgását és a gerinc szerepét vizsgálja a főemlősök mozgásában.

Mire az ősi főemlősök elkezdtek két lábon járni, már elvesztették a farkukat. Az emberszabású család legrégebbi tagjai a korai majmok, a Proconsul és az Ekembo (Keniában találhatók, és 21 millió évvel ezelőtti, illetve 18 millió évvel ezelőttiek). Shapiro szerint a kövületek azt mutatják, hogy bár ezek az ősi főemlősök farkatlanok voltak, fákon éltek, és négy lábon jártak vízszintes testhelyzettel, mint a majmok.

„Tehát a farok veszett el először, és a mozgás, amelyet az élő majmokhoz társítunk, később fejlődött ki” – mondta.

A két lábon tartás úgy alakulhatott ki, hogy alkalmazkodjon a farok elvesztéséhez, ami megnehezítette volna a főemlősök számára az egyensúlyozást az ágakon, „de ez nem segít megérteni, hogy a farok miért veszett el először” – mondta Shapiro. Hozzátette, hogy az az elképzelés, hogy az egyenes járás és a farok elvesztése funkcionálisan összefügg, mivel a farok izmait medencefenék izomzatának tekintik, „régi ötlet, amely nem áll összhangban a kövületekkel”.

„Az evolúció a már meglévők alapján működik, ezért nem mondhatom, hogy a farok elvesztése segítene nekünk közvetlenül megérteni az emberi kétlábúság fejlődését. Segít megérteni majom őseinket” – mondta.

A modern ember számára a farok egy távoli genetikai emlék. A farkunk története még korántsem ért véget, mondta Shea, és a tudósoknak még sok mindent meg kell vizsgálniuk a farok elvesztésével kapcsolatban.

Azt javasolta, hogy a jövőbeni kutatásoknak meg kell vizsgálniuk a TBXT Alu-komponensének egyéb következményeit, például az emberi magzat növekedésére és viselkedésére gyakorolt ​​​​hatásokat. Bár a farok hiánya az Alu behurcolásának legnyilvánvalóbb következménye, valószínű, hogy a gén jelenléte más fejlődési átalakulásokhoz is vezetett – valamint a korai homininok mozgásában és az ehhez kapcsolódó viselkedésben bekövetkezett változásokhoz –, hogy alkalmazkodjanak a veszteséghez. a farok.

További gének is szerepet játszhattak a farok elvesztésében. Bár Alu szerepe „nagyon fontosnak tűnik” – mondta Shea, más genetikai tényezők valószínűleg hozzájárultak főemlős őseink farkának végleges eltűnéséhez.

„És azt hinni, hogy abban az időszakban sok mutáció volt összefüggésben a farokvesztés rögzítésével” – mondta Yanai. Az ilyen evolúciós változások összetettek, tette hozzá, és a farkunk örökre eltűnt. Még ha a tanulmányban azonosított hajtómutációt vissza lehetne állítani, „nem tudná visszahozni a farkát”.

Az új eredmények fényt deríthetnek a magzatok idegcső-hibájára is, amelyet spina bifida néven ismerünk. Kísérleteik során a kutatók azt találták, hogy amikor az egereket genetikailag úgy módosították, hogy elveszítsék a farkukat, néhány egerben az emberben előforduló spina bifidához hasonló idegcső-hibák alakultak ki.

„Talán az az oka, hogy az embereknél ez az állapot az, hogy őseink 25 millió évvel ezelőtt a farkuk elvesztése érdekében kompromisszumot kötöttek” – mondta Yanai. „Most, hogy létrehoztuk ezt a kapcsolatot ezzel a bizonyos genetikai elemmel és ezzel a különösen fontos génnel, ez ajtókat nyithat a neurológiai rendellenességek tanulmányozása előtt.”

Mindy Weisberger tudományos író és médiaproducer, akinek munkái megjelentek a Live Science, a Scientific American és a How It Works folyóiratokban.