Eksperiment na dolge razdalje lahko razkrije genetske izvore človeštva

Meseci, skupina raziskovalcev v San Diegu je opazovala, da se gensko spremenjeni miši udejstvujejo.

Znanstveniki poskušajo odkriti učinke drobnega gena, ki milijone let ne deluje pravilno pri ljudeh. Miške so pred kratkim zaključile svoje treninge in rezultate, objavljene v Zbornik Kraljeve družbe B, kažejo, da ta genetska podrobnost ne samo, da ljudi naredi velike tekače, temveč lahko igra pomembno vlogo v naši lastni evoluciji.

Obstaja veliko teorij o tem, kaj vsebuje različne človeške prednike iz pakiranja. Ena ima celo to, da so uporabljali čarobne gobe in ugotovili, katera orodja bodo uporabili. Razdalja, ki poteka z zmernim tempom (imenovana tudi »hipoteza vzdržljivosti«), je druga teorija, ker je ena od redkih fizičnih stvari, pri katerih se zdi, da so ljudje dobri, pojasnjuje dr. Ajit Varki, višji avtor študije in profesor celične in molekularne medicine na Kalifornijski univerzi v San Diegu.

Varkov dokument predstavlja teorijo, osredotočeno na eno ključno genetsko spremembo, za katero verjame, da je dala našim mišicam moč, da te razdalje vodijo in kolonizirajo velik del sveta. To ni gen, ampak izbris neke ključne DNK, zaradi katere je nekoristen. Ta dokument kaže, da se je ta oslabljen gen, imenovan CMAH, pojavil približno dva milijona let nazaj, približno takrat, ko je nekaj zgodnjih človeških prednikov začelo zapuščati Afriko.

»Pred dvema milijonoma let se imenuje ta rod Homo ki nas je sčasoma spodbudila. Verjetno so imeli močne mišice, kot so bili zgodnji moderni ljudje, in verjetno so začeli teči in loviti in delati vse vrste stvari, “pravi Varki. Inverse. »Torej smo opazili naključje: da se je naša mutacija verjetno zgodila približno ob istem času.«

Genetski izvor. T Homo ?

Danes sodobni ljudje še vedno nimajo delujočega gena CMAH, vendar veliko drugih bitij od krav do šimpanzov. Ko je Varki izločil CMAH iz tega gena pri miših z mišično distrofijo, je opazil, da so pokazali neobičajne človeku podobne simptome bolezni. Toda prav tako so bili dobri pri drugi izrazito človeški lastnosti: vožnja na daljavo.

»Torej je diplomant zagrabil tekalno stezo in poskusili smo,« pravi. »Nizka in glej, miši so se dvignili naravnost iz škatle. Tudi brez treninga so bili boljši od prvotnih miši. «

Miške brez CMAH so imele 30 odstotkov večjo vzdržljivost kot kontrolna populacija. V povprečju so se nadaljevali 20 odstotkov in 12 odstotkov hitreje.

Opazil je še en pomemben vidik, za katerega verjame, da krepi njegov primer, da je izguba CMAH pomagala utrditi pomen vožnje na daljavo v človeški evoluciji. Miši s CMAH-jem so izginili plodnost zmanjšuje pri miših, ki so še imeli gen. Skratka, bili so veliko bolj uspešni pri gojenju z drugimi mišmi brez CMAH. Če bi se ta učinek pojavil pri ljudeh pred milijoni let, je morda pomagal popraviti izbris v populaciji, kar je povzročilo trajno genetsko spremembo, ki obstaja še danes.

»Če skupaj postavimo ti dve stvari, vendar še vedno iščemo natančne dokaze o tem, to kaže, da je to izvor rodu homo,« dodaja. “

Danes pa Vary dodaja, da je ta izbris dvosmerni meč. Čeprav so bile miši s črtanjem CMAH odlični športniki, so bile tudi nagnjene k diabetesu do skupne bolezni, ki danes prizadene ljudi. Tudi pri izhodiščih so te miši vzdrževale visoke ravni glukoze v krvi, kar je eden od vodilnih dejavnikov tveganja.

»Izkazalo se je, da so te miši bolj nagnjene k diabetesu tipa II, pravi. Vsakdo misli, da je sladkorna bolezen res slaba stvar. Toda če živite skozi obdobje lakote, ni dobra ideja, da ohranite svojo raven glukoze. «

Danes to ni več tako, toda izbris ostaja, morda nekdanja razvojna prednost, ki je postala sodobno prekletstvo.

Namig v Cellular Sugar Chain

Funkcionalna izguba CMAH pri obeh miših in ljudeh ustvarja spremembo v načinu, kako mišice procesirajo kisik, zaradi česar so bolj odporne na utrujenost. Varkijev poskus je pokazal: miši s CMAH so dosegli mišično utrujenost tri minute v testu prisilnega teka, medtem ko so tisti brez gena v povprečju trajali sedem minut.

Vendar pa tudi ugotavlja, da ima CMAH učinke na vsaka celica v telesu ne samo mišične celice. Še posebej vpliva na "gosto gozd" sladkornih verig, ki ležijo na vsaki celici. Oblikovanje zadnje vezi teh verig so siasalne kisline. Številna bitja na svetu proizvajajo dve vrsti Siasaličnih kislin, ker lahko pretvorijo eno vrsto v drugo z encimom (molekularnim delavcem, ki naredi stvari v telesu), ki ga proizvaja gen CMAH. Toda ljudje ne morem to konverzijo.

"Pri ljudeh smo izgubili sposobnost, da spremenite prvo vrsto v drugo vrsto," pojasnjuje. »Torej smo nekako presežni in nimamo druge vrste. In to zveni kot subtilna stvar, toda te sialične kisline, ki sem tako prepričana, imajo toliko funkcij."

Ta majhna biokemična razlika ne vpliva neposredno na to, kako naše mišice procesirajo kisik, vendar bo ekipa Varkija poiskala dokaze, ki podpirajo njegovo hipotezo, da ta gen podpira rod. Homo v fosilnih zapisih. Ta siasalična kislina, ki jo imajo ljudje v obilju, pušča za seboj molekularno sled: metabolit, ki lahko preživi v fosilih. Naslednji korak je videti, kdaj v fosilnem zapisu začnemo videti višje ravni molekularne sledi.

Gre za preprosto igro detektivskega dela, če se lahko spozna z nekaj dragocenimi primerki, ki jih moramo opraviti, in to raziskavo opravimo na nedestruktiven način. Tha je dejal, da bo treba poskus ponoviti - mišja različica CMAH se lahko razlikuje od človeške, navsezadnje.

"To je samo ena od tistih strašil, kjer vse ustreza," dodaja. "Toda dokaz mora priti iz dejanskega pogleda na fosile."

Tudi če ne more potrditi svoje evolucijske hipoteze, so njegovi eksperimentalni rezultati razkrili pomembno dejstvo: tudi če sovražite teči, vaši geni kažejo verjetno na to boljše, kot si mislite.