Удаленная из человеческого генома информация могла сделать нас людьми
Исследование под руководством ученых из Йельского университета и Бродовского института MIT и Гарварда показывает, что отсутствие определенных фрагментов в человеческом геноме по сравнению с геномами других приматов могло быть столь же важно для развития человечества, как и добавленные в ходе эволюции элементы.
Новые данные, опубликованные 28 апреля в журнале Science, восполняют важный пробел в знаниях об исторических изменениях человеческого генома. В то время как революция в сборе данных позволила идентифицировать добавления, специфичные для человека (например, ген, критически важный для развития способности говорить), меньше внимания уделялось тому, чего в человеческом геноме нет.
Исследователи провели углубленный анализ ДНК приматов и обнаружили, что в ходе нашей эволюционной истории отличия человека от шимпанзе (нашего ближайшего родственника среди приматов) связаны с потерей около 10 000 фрагментов генетической информации. Большинство из них размером всего в несколько пар оснований ДНК. Некоторые из этих удаленных фрагментов тесно связаны с генами, вовлеченными в нейрональные и когнитивные функции, включая один, ассоциированный с формированием клеток в развивающемся мозге.
Йельская команда установила, что эти 10 000 отсутствующих фрагментов ДНК, которые присутствуют в геномах других млекопитающих, являются общими для всех людей.
Сохранение этих генетических делеций у всех людей, по мнению авторов, свидетельствует об их эволюционной важности и предполагает, что они давали определенное биологическое преимущество.
"Часто мы думаем, что новые биологические функции требуют новых фрагментов ДНК, но эта работа показывает, что удаление генетического кода может иметь глубокие последствия для черт, которые делают нас уникальными как вид", — сказал Стивен Рейли, доцент кафедры генетики Йельской школы медицины и старший автор статьи.
Статья стала одной из нескольких, опубликованных в Science в рамках Zoonomia Project — международного исследовательского сотрудничества, каталогизирующего разнообразие геномов млекопитающих путем сравнения последовательностей ДНК 240 современных видов.
Йельские исследователи обнаружили, что некоторые генетические последовательности, найденные у большинства других видов млекопитающих (от мышей до китов), у человека отсутствуют. По их мнению, вместо нарушения биологии человека, некоторые из этих делеций создали новые генетические кодировки, устранившие элементы, которые в норме выключают гены.
Рейли пояснил, что эффект от удаления этой генетической информации можно сравнить с удалением трех символов "n't" из слова "isn't", чтобы получить новое слово "is".
"[Такие делеции] могут слегка изменить значение инструкций о том, как создать человека, помогая объяснить наш более крупный мозг и сложное познание", — сказал он.
В работе использовалась технология Massively Parallel Reporter Assays (MPRA), позволяющая одновременно скринировать и измерять функцию тысяч генетических изменений среди видов.
"Эти инструменты позволяют нам начать определять множество небольших молекулярных строительных блоков, которые делают нас уникальными как вид", — отметил Рейли.