استكشاف الجينات الفريدة وراء أدمغتنا الكبيرة
قد تكون مجموعة الجينات التي توجد فقط في البشر والتي نشأت في أسلافنا منذ 3-4 ملايين سنة هي الدافع وراء تطور أدمغتنا الأكبر.
هذا الوحي - والعمل الذي أدى إليه - هو موضوع دراستين تم نشرهما الآن في المجلة خلية.
وقادت جامعة كاليفورنيا سانتا كروز إحدى الدراسات ، وقادت الأخرى جامعة ليبر دي بروكسل في بلجيكا.
تسد النتائج فجوة في معرفتنا بالتغييرات التي أدت إلى تطور أدمغتنا الأكبر ومنحتنا القدرة على التفكير وحل المشكلات.
تنتمي الجينات - المسماة NOTCH2NL - إلى عائلة قديمة جدًا تسمى Notch تم التعرف عليها لأول مرة في ذباب الفاكهة ؛ لقد حصلوا على أسمائهم لأنهم كانوا مرتبطين بعيوب وراثية تسببت في أن يكون للذباب أجنحة مسننة.
كيف يزيد NOTCH2NL من أعداد الخلايا العصبية
تعود جينات Notch إلى "مئات الملايين من السنين" و "تلعب أدوارًا مهمة في التطور الجنيني" ، كما يقول David Haussler ، أستاذ الهندسة الجزيئية الحيوية في جامعة كاليفورنيا بسانتا كروز والمؤلف المشارك الأول لورقة الدراسة الأولى.
ويتابع قائلاً: "إن اكتشاف أن لدى البشر فردًا جديدًا من هذه العائلة يشارك في نمو الدماغ أمر مثير للغاية."
وجد الباحثون أن جينات NOTCH2NL البشرية فقط يبدو أنها تلعب دورًا رئيسيًا في تطوير القشرة البشرية ، مركز القدرات المعرفية المتقدمة مثل التفكير واللغة.
يتم التعبير عن الجينات بقوة في الخلايا الجذعية العصبية للقشرة وتأخير نضجها إلى أنواع خلايا محددة.
ينتج عن هذا التأخير تراكم مجموعة أكبر من الخلايا الجذعية ، والتي بدورها تؤدي إلى إنتاج المزيد من الخلايا العصبية على مدار تطور الدماغ.
تعزز الجينات الإشارات أثناء التطور
توجد جينات NOTCH2NL في منطقة من الجينوم البشري - "الذراع الطويلة للكروموسوم 1" - التي تم ربطها بالعديد من اضطرابات النمو العصبي مثل التوحد وصغر الرأس وصغر الرأس والفصام.
ترتبط بعض الاضطرابات بازدواجية أجزاء كبيرة من الحمض النووي وبعضها مرتبط بالحذف. وهي معروفة باسمها الجماعي "متلازمات الحذف / الازدواج 1q21.1".
تهتم البروتينات المشفرة بواسطة عائلة جينات Notch بالإشارة داخل الخلايا وأيضًا بين الخلايا.
توجه العديد من هذه الإشارات مصير الخلايا الجذعية - على سبيل المثال ، سواء التمايز إلى خلايا المخ أو خلايا القلب - في أجزاء كثيرة من الجسم.
وجد الباحثون أن جينات NOTCH2NL تقوم بترميز البروتينات التي "تعزز" إشارات الشق.
توضح مؤلفة الدراسة المشاركة الدكتورة صوفي ر.سلامة ، وهو عالم أبحاث في الهندسة الجزيئية الحيوية بجامعة كاليفورنيا بسانتا كروز ، "كان معروفًا بالفعل بأهميته في تطوير الجهاز العصبي".
وتضيف: "يبدو أن NOTCH2NL يضخم إشارات Notch ، مما يؤدي إلى زيادة تكاثر الخلايا الجذعية العصبية وتأخير النضج العصبي".
"أخطاء نسخ الحمض النووي"
ومع ذلك ، يشير الدكتور سلامة إلى أن الجينات هي مجرد جزء من عملية أكبر بكثير تتحكم في تطور القشرة المخية البشرية: فهي لا "تعمل في فراغ".
لقد ظهروا في اللعب في "وقت استفزازي في التطور البشري". كما وجدت هي وزملاؤها أنه من المثير للاهتمام أن الجينات مرتبطة باضطرابات النمو.
يبدو أن "أخطاء نسخ الحمض النووي" التي حدثت في أسلافنا والتي أدت إلى ظهور جينات NOTCH2NL هي من نوع مماثل لتلك التي تؤدي إلى اضطرابات عصبية في متلازمة الحذف / الازدواج 1q21.1.
عادةً ما تحدث الأخطاء في مواقع على الكروموسومات تحتوي على تسلسلات طويلة من الحمض النووي "متطابقة تقريبًا".
يوضح البروفيسور هوسلر أن "هذه الأجزاء الطويلة من الحمض النووي المتطابقة تقريبًا يمكن أن تربك آلية النسخ وتسبب عدم استقرار في الجينوم".
بشكل متناقض ، يبدو أن عملية تكرار الجينات في منطقة الكروموسوم 1 التي أعطتنا أدمغتنا الأكبر قد تكون مسؤولة أيضًا عن جعلنا عرضة لمتلازمة الحذف / الازدواج 1q21.1.
باستخدام أدوات التسلسل ، وجد الباحثون ثمانية إصدارات من NOTCH2NL في البشر اليوم ، وهم يشكون في وجود المزيد ليتم اكتشافه.
تختلف كل نسخة من NOTCH2NL اختلافًا طفيفًا في تسلسل الحمض النووي الخاص بها ، ولكن التأثير لا يزال لغزًا.
أظهرت الجينات اختلافات طفيفة عند اختبارها في الخلايا المزروعة في المختبر. ومع ذلك ، لا يزال هناك "الكثير من العمل الذي يتعين القيام به" لمعرفة ما تعنيه هذه الاختلافات ، كما يقول الدكتور سلامة.
"لقد وجدنا أن كل منهم يمكنه الترويج لإشارات Notch."
د. صوفي ر. سلامة
