Durch den Vergleich der genetischen Blaupausen einer Reihe von Tieren gewinnen Wissenschaftler neue Einblicke in unsere eigene Spezies und alles, was wir mit anderen Kreaturen teilen.
Eine der auffälligsten Enthüllungen ist, dass bestimmte Passagen in den Anweisungen für das Leben über die Evolution hinweg bestehen geblieben sind und eine durchgehende Linie darstellen, die alle Säugetiere – einschließlich uns – verbindet.
Die Erkenntnisse stammen aus das Zoonomia-Projektein internationales Projekt, das Hinweise auf menschliche Eigenschaften und Krankheiten, tierische Fähigkeiten wie den Winterschlaf und sogar die Genetik hinter einem Schlittenhund namens Balto liefert, der vor einem Jahrhundert half, Leben zu retten.
Forscher teilten einige ihrer Entdeckungen in 11 Artikeln mit, die am Donnerstag in veröffentlicht wurden die Zeitschrift Wissenschaft.
David O’Connor, der Primatengenetik an der University of Wisconsin-Madison studiert, sagte, dass die Studien tiefgreifende Fragen angehen.
„Es ist einfach das Wunder der Biologie, wie wir all den Dingen um uns herum so ähnlich und unähnlich sind“, sagte O’Connor, der nicht an der Forschung beteiligt war. „Das erinnert mich daran, warum es cool ist, Biologe zu sein.“
Das Zoonomia-Team unter der Leitung von Elinor Karlsson und Kerstin Lindblad-Toh am Broad Institute des MIT und Harvard untersuchte 240 Säugetierarten, von Fledermäusen bis hin zu Bisons. Sie sequenzierten und verglichen ihre Genome – die Anweisungen, die Organismen brauchen, um sich zu entwickeln und zu wachsen.
Sie fanden heraus, dass bestimmte Regionen dieser Genome über Millionen von Jahren der Evolution hinweg bei allen Säugetierarten gleich geblieben sind.
Eine Studie ergab, dass mindestens 10 % des menschlichen Genoms über die Spezies hinweg weitgehend unverändert sind. Viele dieser Regionen liegen außerhalb der 1 % der Gene, die Proteine hervorbringen, die die Aktivität von Zellen steuern, dem Hauptzweck der DNA.
Die Forscher stellten die Theorie auf, dass lang erhaltene Regionen wahrscheinlich einem Zweck dienen und wahrscheinlich das sind, was sie „regulatorische Elemente“ nennen, die Anweisungen darüber enthalten, wo, wann und wie viel Protein produziert wird. Wissenschaftler identifizierten mehr als 3 Millionen davon im menschlichen Genom, von denen etwa die Hälfte bisher unbekannt war.
Die Wissenschaftler konzentrierten sich auch auf den Wandel im Tierreich. Als sie genetische Sequenzen für Arten abgleichten und sie mit ihren Vorfahren verglichen, stellten sie fest, dass einige Arten in relativ kurzer Zeit viele Veränderungen erlebten, sagte Karlsson. Dies zeigte, wie sie sich an ihre Umgebung anpassten.
„Eines der wirklich coolen Dinge an Säugetieren ist, dass sie sich zu diesem Zeitpunkt im Grunde daran angepasst haben, in fast jedem einzelnen Ökosystem der Erde zu überleben“, sagte Karlsson.
Eine Gruppe von Wissenschaftlern suchte nach Genen, die Menschen nicht haben, aber andere Säugetiere.
Anstatt uns auf neue Gene zu konzentrieren, die einzigartige menschliche Eigenschaften hervorrufen könnten, „haben wir das irgendwie auf den Kopf gestellt“, sagte Steven Reilly, ein Genetikforscher an der Yale University.
„Der Verlust von DNA-Stücken kann tatsächlich neue Merkmale erzeugen“, sagte Reilly.
Zum Beispiel, sagte er, verursachte eine winzige DNA-Deletion zwischen Schimpansen und Menschen eine Kaskade von Veränderungen in der Genexpression, die eine der Ursachen für die verlängerte Gehirnentwicklung beim Menschen sein könnte.
Eine weitere Studie konzentrierte sich auf die Fitness eines bekannten Tieres: Balto.
Wissenschaftler sequenzierten das Genom des Schlittenhundes, der 1925 ein Hundeteam mit einem lebensrettenden Diphtherie-Serum nach Nome, Alaska, führte. Seine Geschichte wurde 1995 in einen animierten Spielfilm und eine Statue des Welpen im New Yorker Central Park aufgenommen .
Durch den Vergleich von Baltos Genen mit denen anderer Hunde stellten die Forscher fest, dass er genetisch vielfältiger war als moderne Rassen und möglicherweise genetische Varianten trug, die ihm halfen, harte Bedingungen zu überleben. Eine der Autoren, die Forscherin Katherine Moon von der University of California, Santa Cruz, sagte, Balto „gibt uns diesen Leitfaden durch vergleichende Genomik“, der zeigt, wie die Genetik Individuen formen kann.
O’Connor sagte, er erwarte, dass Zoonomia in Zukunft noch mehr Erkenntnisse liefern werde.
„Diese Werkzeuge zu haben und die Art von Kühnheit zu haben, diese großen Fragen zu stellen“, hilft Wissenschaftlern und anderen, „mehr über das Leben um uns herum zu erfahren“, sagte er.
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