Was dem menschlichen Genom im Vergleich zu den Genomen anderer Primaten fehlt, könnte für die Entwicklung der Menschheit genauso entscheidend gewesen sein wie das, was während unserer Evolutionsgeschichte hinzugefügt wurde, so eine neue Studie unter der Leitung von Forschern in Yale und dem Broad Institute of MIT and Harvard.
Die neuen Erkenntnisse, veröffentlicht am 28. April in der Zeitschrift Wissenschaft, füllen eine wichtige Lücke in dem, was über historische Veränderungen des menschlichen Genoms bekannt ist. Während eine Revolution in der Fähigkeit, Daten aus Genomen verschiedener Arten zu sammeln, es Wissenschaftlern ermöglicht hat, Ergänzungen zu identifizieren, die spezifisch für das menschliche Genom sind – wie ein Gen, das für Menschen entscheidend war, um die Fähigkeit zu sprechen zu entwickeln – wurde dem weniger Aufmerksamkeit geschenkt was im menschlichen Genom fehlt.
Für die neue Studie nutzten die Forscher einen noch tieferen genomischen Tauchgang in die DNA von Primaten, um zu zeigen, dass der Verlust von etwa 10.000 Bits genetischer Information – die meisten so klein wie ein paar DNA-Basenpaare – im Laufe unserer Evolutionsgeschichte Menschen von Schimpansen unterscheidet. unser nächster Primatenverwandter. Einige dieser „gelöschten“ genetischen Informationen sind eng mit Genen verwandt, die an neuronalen und kognitiven Funktionen beteiligt sind, einschließlich eines Gens, das mit der Bildung von Zellen im sich entwickelnden Gehirn verbunden ist.
Diese 10.000 fehlenden DNA-Stücke – die in den Genomen anderer Säugetiere vorhanden sind – sind allen Menschen gemeinsam, fand das Yale-Team heraus.
Die Tatsache, dass diese genetischen Deletionen bei allen Menschen konserviert wurden, bestätigt den Autoren zufolge ihre evolutionäre Bedeutung, was darauf hindeutet, dass sie einen biologischen Vorteil verliehen.
„Oft denken wir, dass neue biologische Funktionen neue DNA-Teile erfordern, aber diese Arbeit zeigt uns, dass das Löschen des genetischen Codes tiefgreifende Konsequenzen für Merkmale haben kann, die uns als Spezies einzigartig machen“, sagte Steven Reilly, Assistenzprofessor für Genetik an der Yale School of Medicine und leitender Autor der Abhandlung.
Das Papier war eines von mehreren, die in veröffentlicht wurden Wissenschaft von dem Zoonomia-Projekteine internationale Forschungskooperation, die die Vielfalt der Säugetiergenome katalogisiert, indem sie DNA-Sequenzen von 240 heute existierenden Säugetierarten vergleicht.
In ihrer Studie fand das Yale-Team heraus, dass einige genetische Sequenzen, die in den Genomen der meisten anderen Säugetierarten, von Mäusen bis zu Walen, gefunden wurden, beim Menschen verschwunden sind. Aber anstatt die menschliche Biologie zu stören, sagten sie, haben einige dieser Löschungen neue genetische Kodierungen geschaffen, die Elemente eliminierten, die normalerweise Gene ausschalten würden.
Die Löschung dieser genetischen Information, sagte Reilly, hatte einen Effekt, der dem Entfernen von drei Zeichen – „n’t“ – aus dem Wort „is’t“ entsprach, um ein neues Wort zu schaffen, „is“.
„[Such deletions] kann die Bedeutung der Anweisungen, wie man einen Menschen macht, leicht anpassen und dabei helfen, unser größeres Gehirn und unsere komplexe Wahrnehmung zu erklären“, sagte er.
Die Forscher verwendeten eine Technologie namens Massively Parallel Reporter Assays (MPRA), die gleichzeitig die Funktion von Tausenden von genetischen Veränderungen zwischen Arten untersuchen und messen kann.
„Diese Werkzeuge haben die Fähigkeit, uns zu ermöglichen, die vielen kleinen molekularen Bausteine zu identifizieren, die uns als Spezies einzigartig machen“, sagte Reilly.
Mehr Informationen:
James R. Xue et al, Die funktionellen und evolutionären Auswirkungen von humanspezifischen Deletionen in konservierten Elementen, Wissenschaft (2023). DOI: 10.1126/science.abn2253