مثل الوصفات الثمينة التي تنتقل من جيل إلى جيل، هناك بعض مناطق الحمض النووي التي لا يجرؤ التطور على تعديلها.

وتشترك الثدييات على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من هذه التسلسلات المشفرة، على سبيل المثال، والتي ظلت على حالها لملايين السنين. والبشر استثناء غريب.

ونظرا لأننا النوع الوحيد الذي تمت إعادة كتابة هذه المناطق فيه بهذه السرعة، يُطلق عليها اسم "المناطق المتسارعة للإنسان" (أو HARs). ما هو أكثر من ذلك، يعتقد العلماء أن بعض HARs على الأقل يمكن أن تكون وراء العديد من الصفات التي تميز البشر عن الشمبانزي والبونوبو.

وبقيادة عالمة الأحياء الحاسوبية كاتي بولارد، مديرة معهد جلادستون لعلوم البيانات والتكنولوجيا الحيوية في الولايات المتحدة، حدد فريق من الباحثين HARs منذ ما يقرب من عقدين من الزمن أثناء مقارنة جينومات الإنسان والشمبانزي.

وفي دراسة جديدة، وجد فريق بولارد أن الطي ثلاثي الأبعاد للحمض النووي البشري في النواة هو عامل رئيسي في هذه اللحظة المحورية لجنسنا البشري.

تخيل طولا من الحمض النووي من سلفنا المشترك الأخير مع الشمبانزي كوشاح طويل ملفوف حول عنقك، مع خطوط من ألوان مختلفة تمتد عبر نسجها بطولها بالكامل.

والآن، تخيل أن شخصا ما حاول صنع الوشاح نفسه بالضبط، لكنه لم يتبع النمط الأصلي تماما. بعض الخطوط أضيق، وبعضها أعرض، وبعضها يتميز بألوان بترتيب مختلف عن الأصل.

وعندما تقوم بلف هذا الوشاح الجديد حول رقبتك بنفس الطريقة التي لف بها الوشاح الأصلي، فإن الخطوط الموجودة بجانب بعضها البعض في الحلقة لم تعد كما هي.

 

ومثل هذا الوشاح، هناك فرق كبير بين الحمض النووي للإنسان والشمبانزي: فقد تم إدخال أجزاء كبيرة من اللبنات الأساسية للحمض النووي أو حذفها أو إعادة ترتيبها في الجينوم البشري. لذلك فإن الحمض النووي البشري ينثني بشكل مختلف في النواة مقارنة بالحمض النووي للقرود.

وحقق فريق بولارد فيما إذا كانت هذه التغييرات الهيكلية في الحمض النووي البشري، والطي ثلاثي الأبعاد المتغير، يمكن أن تؤدي إلى "اختطاف'' جينات معينة داخل HARs، وربطها بجينات ترميز بروتين مختلفة عن تلك التي تم تطبيقها في الأصل.

وترتبط العديد من الجينات داخل HARs بجينات أخرى، تعمل كمعززات (بمعنى أنها تزيد من نسخ الجينات/الجينات المرتبطة بها).

ويمكن أن تؤثر المعززات على نشاط أي جين ينتهي به المطاف عن قرب، والذي يمكن أن يختلف اعتمادا على كيفية طي الحمض النووي".

وفي دراسة نُشرت في وقت سابق من هذا العام، أنشأ فريق بولارد نموذجا يشير إلى الاختلافات السريعة التي تظهر في HARs في البشر الأوائل غالبا ما كانت تتعارض مع بعضها البعض، ما أدى إلى تحويل نشاط المُحسّن إلى أعلى وأسفل في نوع من الضبط الجيني - وهو نموذج مدعوم من قبل بحثهم الجديد.

وفي أحدث دراسة، قارن الفريق جينومات 241 نوعا من الثدييات باستخدام التعلم الآلي للتعامل مع كمية كبيرة من البيانات.

وحددوا 312 HARs وفحصوا مكان وجودها داخل "الأحياء" ثلاثية الأبعاد للحمض النووي المطوي. وما يقرب من 30% من HARs كانت في مناطق الحمض النووي حيث تسببت الاختلافات الهيكلية في ثني الجينوم بشكل مختلف في البشر مقارنة بالرئيسيات الأخرى.

واكتشف الفريق أيضا أن الأحياء التي تحتوي على HARs كانت غنية بالجينات التي تميز البشر عن الشمبانزي.

وفي تجربة قارنت الحمض النووي داخل الخلايا الجذعية المتنامية للإنسان والشمبانزي، تم نسخ ثلث HARs المحددة على وجه التحديد أثناء تطور القشرة المخية الحديثة للإنسان.

وتلعب العديد من HARs دورا في نمو الجنين، لا سيما في تشكيل المسارات العصبية المرتبطة بالذكاء والقراءة والمهارات الاجتماعية والذاكرة والانتباه والتركيز - السمات التي نعرفها تختلف بشكل واضح في البشر عن الحيوانات الأخرى.

وفي HARs، هذه الجينات المحسّنة، التي لم تتغير لملايين السنين، ربما كان عليها أن تتكيف مع جيناتها المستهدفة المختلفة والمجالات التنظيمية.

ولا نفهم بعد بالضبط كيف أثرت هذه التغييرات على جوانب معينة من نمو أدمغتنا، وكيف أصبحت جزءا لا يتجزأ من الحمض النووي لنوعنا.

ونشرت هذه الدراسة في Science.

المصدر: ساينس ألرت