ما هي الاختلافات الرئيسية بين الإنسان الحديث وأقرب أقربائنا ، إنسان نياندرتال ودينيسوفان؟ بالنسبة لإنسان نياندرتال ، لا يبدو أن هناك فرقًا واضحًا. استخدموا أدوات متطورة ، وصنعوا الفن ، واستقروا في بيئات قاسية للغاية ولكن ، بقدر ما نستطيع أن نقول ، فإن إجمالي عدد سكانها لم يكن أبدًا مرتفعًا بشكل خاص. عندما وصل البشر المعاصرون إلى المشهد في أوراسيا ، ازدادت أعدادنا ، وانتشرنا أكثر ، وانتهى الأمر بالنياندرتال والدينيسوفان إلى النزوح والانقراض في النهاية.
بفضل قدرتنا على الحصول على الحمض النووي القديم ، أصبح لدينا الآن نظرة ثاقبة في جينومات إنسان نياندرتال ودينيسوفان ، مما يسمح لنا بطرح سؤال أكثر تحديدًا: هل يمكن أن تكون بعض اختلافاتنا بسبب الجينات؟
جميع الأنواع الثلاثة هي أقرباء ، لذا فإن عدد الاختلافات في البروتينات لدينا صغير نسبيًا. لكن فريق بحث دولي كبير حدد واحدًا وأعاد اختراعه في الخلايا الجذعية التي تم الحصول عليها من الإنسان الحديث. ووجد الباحثون أن الأنسجة العصبية المكونة من هذه الخلايا لها اختلافات ملحوظة من نفس النسيج المزروع مع النسخة البشرية الحديثة من هذا الجين.
نوفا ليست كبيرة جدا
كخطوة أولى في عملهم ، كان على الباحثين تحديد الجين الذي سيستهدفونه. كما ذكرنا أعلاه ، فإن جينومات الأنواع الثلاثة متشابهة للغاية. ويزداد التشابه فقط عندما تنظر إلى أجزاء الجينوم التي ترمز للبروتينات. من المضاعفات الإضافية أن بعض الإصدارات الجينية الموجودة في إنسان نياندرتال لا تزال موجودة في جزء صغير من البشر المعاصرين. ما أراد الباحثون فعله هو العثور على جين يمتلك فيه إنسان نياندرتال ودينيسوفان نسخة واحدة وكل البشر الحديثين تقريبًا لديهم نسخة أخرى.
من بين عشرات الآلاف من الجينات ، وجدوا 61 فقط اجتازوا هذا الاختبار. تم استدعاء الشخص الذي اختاروا التركيز عليه نوفا 1. على الرغم من اسم السبر المتفجر ، نوفا 1 تم تسميته ببساطة بعد أن وجد أنه مرتبط بالسرطان: مستضد الأورام العصبي البطني 1. يوضح فحص شجرة عائلة الفقاريات أن إنسان نياندرتال ودينيسوفان يشتركان في نسخة من نوفا 1 جنبًا إلى جنب مع كل شيء من الرئيسيات الأخرى إلى الدجاج ، مما يعني أنه كان موجودًا في السلف الذي تشاركه الثدييات مع الديناصورات.
ومع ذلك ، فإن جميع البشر تقريبًا لديهم نسخة مختلفة من الجين (في البحث عن ربع مليون جينوم في قاعدة بيانات ، يمكن للباحثين تحديد ثلاث حالات فقط من نسخة إنسان نياندرتال). الاختلاف دقيق – استبدال حمض أميني وثيق الصلة في مكان واحد في الجين – لكنه فرق. (بالنسبة لأولئك الذين يهتمون ، من الأيزولوسين إلى الفالين.)
لكن نوفا 1 هو نوع الجين حيث يمكن أن يكون للتغييرات الصغيرة تأثير كبير. تتكون RNAs المستخدمة في صنع البروتينات في البداية من خليط من الأجزاء المفيدة مفصولة بفواصل غير ضرورية يجب تقطيعها. بالنسبة لبعض الجينات ، يمكن تقسيم الأجزاء المختلفة معًا بأكثر من طريقة ، مما يسمح بتكوين أشكال مميزة من البروتين من نفس الحمض النووي الريبي. نوفا 1 ينظم عملية التضفير ويمكنه تحديد شكل الجينات المتعددة التي يتم إنتاجها في الخلايا التي تكون نشطة فيها. إلى عن على نوفا 1، فإن الخلايا التي ينشط فيها تشمل أجزاء كثيرة من الجهاز العصبي.
إذا كانت تلك الفقرة الأخيرة مربكة بعض الشيء ، فالنسخة القصيرة هي: نوفا 1 يمكن أن تغير أنواع البروتينات المصنوعة في الخلايا العصبية. ونظرًا لأن السلوك مجال قد يكون فيه الإنسان الحديث مختلفًا عن إنسان نياندرتال ، فهو هدف مثير للاهتمام لهذا النوع من الدراسة.
على أعصابنا
من الواضح أن هناك قضايا أخلاقية في محاولة رؤية ما ستفعله نسخة إنسان نياندرتال في البشر الفعليين. لكن بعض التقنيات التي تم تطويرها على مدار العقد الماضي تسمح الآن بالتعامل مع السؤال بطريقة مختلفة تمامًا. أولاً ، تمكن الباحثون من أخذ خلايا من شخصين مختلفين وتحويلها إلى خلايا جذعية قادرة على التطور إلى أي خلية في الجسم. ثم استخدموا تقنية كريسبر لتحرير الجينات لتحويل النسخة البشرية من الجين إلى نسخة إنسان نياندرتال. (أو ، إذا كنت أقل صدقة ، يمكنك تسميتها بنسخة الدجاج).
بعد إجراء فحوصات موسعة دلت على ذلك نوفا 1 كان الجين الوحيد الذي تم تغييره عن طريق التحرير ، فقد حث الباحثون الخلايا الجذعية على تكوين الخلايا العصبية النموذجية في القشرة الدماغية.
كانت مجموعات الخلايا العصبية الناتجة أصغر عندما تكونت بواسطة خلايا لها نسخة إنسان نياندرتال من نوفا 1، على الرغم من أن هذه المجموعات لها شكل سطح أكثر تعقيدًا. نمت الخلايا في نسخة إنسان نياندرتال أيضًا بشكل أبطأ وتميل إلى الخضوع لعملية تنتهي غالبًا بموت الخلايا. لذلك كان من الواضح أن نسخة الإنسان البدائي غيرت سلوك الخلايا الجذعية عندما تم تحويلها إلى خلايا عصبية.
كانت الاختلافات الجينية واضحة أيضا. بحث فريق البحث عن جميع الجينات التي غيرت نشاطها (وفقًا لقياس مستويات الحمض النووي الريبي الرسول) في الخلايا مع إنسان نياندرتال. نوفا 1. كان هناك عدد منهم ومنهم المنظمون الرئيسيون للتطور العصبي. وكما هو متوقع من منظم التضفير ، كان هناك المئات من الجينات التي شهدت تغيرات في الطريقة التي تم بها تجميع الحمض النووي الريبي المرمز للبروتين.
يبدو أن العديد من هذه الجينات تشارك في تكوين ونشاط نقاط الاشتباك العصبي ، وهي الروابط الفردية بين الخلايا العصبية التي تسمح لها بالتواصل مع بعضها البعض. ليس من المستغرب أن يؤدي هذا إلى تغيير سلوك هذه الاتصالات. عادة ، تشكل الخلايا العصبية في المزرعة روابط وتنسق نشاطها. في الخلايا التي تحتوي على إصدار إنسان نياندرتال من نوفا 1، كان هناك تنسيق أقل وخلفية أعلى من الخلايا العصبية التي تصدر إشارات عشوائية.
مسألة سياق
تظهر النتائج بوضوح أن نسخة الإنسان البدائي من نوفا 1 ليس شيئًا جيدًا للخلايا العصبية للإنسان الحديث. ومع ذلك ، سيستغرق الأمر القليل من العمل لتحديد ما إذا كانت جميع التغييرات الموصوفة هنا ناتجة عن اختلافات محددة بين شكلي البروتين أو مجرد نتيجة لضعف صحة الخلايا العصبية بسبب سوء تنظيم الجينات.
لكن الباحثين يحذرون أيضًا من المبالغة في تفسير النتائج بشكل عام – على الرغم من أن هذه النتائج موحية ، إلا أنها ليست مؤشرًا واضحًا على أن التغيرات الجينية تجعل أدمغتنا مختلفة اختلافًا جوهريًا عن دماغ أقرب أقربائنا.
حدث تطور النسخة البشرية من هذا الجين على خلفية العديد من التعديلات الطفيفة الأخرى على الجينات البشرية ، إما في تسلسل ترميزها أو (في كثير من الأحيان) في التسلسلات التي تنظم نشاطها. يمكن أن تعوض هذه التغييرات الآثار الضارة الناجمة عن الاختلافات في نشاط النسخة البشرية الحديثة من نوفا 1. قد يؤدي إسقاط النسخة الأصلية من الجين فجأة مرة أخرى إلى اختلافات فقط بسبب عدم التوافق بين الجين وجميع هذه التعويضات.
لذلك سوف يستغرق الأمر بعض الوقت لتحديد ما تعنيه الاختلافات في هذا الجين بالنسبة لأدمغة الإنسان والنياندرتال. لكن خلاصة القول هي أنه من الممكن الآن طرح هذه الأسئلة. التقنيات المستخدمة لإنتاج هذه النتائج لم تكن موجودة حتى هذا القرن – تحرير الجينات كريسبر أقل من عقد من الزمن. لذا فإن مجرد حقيقة أننا نعرفها مدهشة للغاية.
العلوم ، 2021. DOI: 10.1126 / العلوم. aax2537 (حول DOIs).
