Bir Parça İnsan DNA’sı Taşıyan Farelerin Beyinleri Büyüdü
Uluslararası genetikçilerden oluşan bir ekip, insanlara özgü bir genetik kod parçasını alıp farelere yerleştirdiğinizde, hayvanların normalden daha büyük beyinlere sahip olacağını bildirdi.
İnsan beyninin şempanze kolundan ayrıldıktan sonra neden bu kadar dramatik bir şekilde büyüdüğü hala belirsizliğini koruyor, ancak bilim insanları bizi biz yapan şeyin ne olduğunu anlamak için birbiri ardına girişimlerde bulunuyor.
İnsanlara özgü bir genetik kod parçasını alıp farelere yerleştirirseniz, hayvanlar normalden daha büyük beyinlere sahip olurlar.
Kod parçası, belirli genlerin ifadesini artıran ve farelerin beyinlerinin dış tabakasını büyüten, nöron haline gelen hücrelerin üretimini artıran bir DNA parçasıdır. Bu keşif, insanların primat akrabalarına kıyasla bu kadar büyük beyinleri nasıl geliştirdiklerini kısmen açıklayabilir.
Beyin büyütücü
Nörobiyolog Gabriel Santpere Baro, insan beyninin nasıl bu kadar büyük ve karmaşık hale geldiğinin gizemini koruduğunu söylüyor.
“Evrim sırasında şempanzelerden ayrıldığımızdan beri insan beyninin nasıl üç kat büyüdüğüne dair hala kesin bir cevabımız yok” diyor.
Önceki çalışmalar, insan genomunun HAR (insan hızlandırılmış bölgeleri) adı verilen özel bölgelerinin – tüm memelilerde korunan ancak şempanzelerden evrimsel olarak farklılaşmalarından bu yana insanlarda hızlı değişikliklere uğrayan kısa parçalar – beyin gelişimi ve büyüklüğüne önemli katkılarda bulunabileceğini öne sürmüştür.
Ancak Kuzey Carolina, Durham’daki Duke Üniversitesi’nde nörobiyolog olan çalışmanın eş yazarı Debra Silver, beyin gelişimini destekleyen HAR etkisinin altında yatan mekanizmaların tam olarak aydınlatılmayı beklediğini söylüyor.
Silver ve meslektaşları, daha net bir resim oluşturmak için on yıl önce keşfettikleri HARE5 adlı bir HAR’a odaklandılar. Farelerde bu DNA parçasının, sinir hücresi gelişimi ve büyümesinde önemli bir faktör olan Fzd8 geninin ifadesini arttırdığı biliniyor. Araştırma ekibi HARE5’in fareler, şempanzeler ve insanlardaki etkilerini karşılaştırdı.
Araştırmacılar HARE5’in insan versiyonunu farelerdeki versiyonuyla değiştirdiklerinde, hayvanların beyinleri büyüdüklerinde normal farelerinkinden yüzde 6,5 daha büyük hale geldi. Beyin büyümesini arttırıcı en çok radyal glia adı verilen ve sonunda nöronlara ve diğer beyin hücrelerine dönüşen nöral kök hücrelerde aktifti.
İnsan HARE5’i glia bölünmesini ve çoğalmasını artırdı ve hücreler daha sonra HARE5’in fare versiyonuna maruz kaldıklarından daha fazla nöron üretti. Silver, beyinleri büyüyen farelerin biliş veya hafızalarında bir artış olup olmadığının henüz netlik kazanmadığını söylüyor.
Küçük değişiklikler, büyük farklar
Silver ve meslektaşları, insan HARE5’inin şempanze versiyonundan nasıl farklılaştığını araştırırken dört genetik mutasyon buldular; bunların her biri hem şempanze hem de insan hücrelerinde hücre çoğalmasını artırdı.
Araştırmacılar daha sonra HARE5’in nöronal hücre üretimini nasıl etkilediğini görmek için laboratuvar kaplarında insan beyinlerinin minyatür 3D modellerini veya organoidlerini oluşturdular.
Şempanze HARE5’i içeren organoidler, insan HARE5’i içerenlere göre daha az radyal glial hücre geliştirdi ve şempanze glial hücreleri daha az gelişti.
Silver, ekibin ayrıca HARE5’in nöral kök hücre büyümesini kontrol eden önemli bir sinyal yolunu geliştirdiğini ve genetik güçlendiricinin insan beyninin boyutunu ve karmaşıklığını artırmadaki rolünü daha da vurguladığını tespit ettiğini söylüyor.
Santpere Baro, gelecekteki çalışmaların, insan beyninin gelişimi ve evrimindeki rollerinin daha eksiksiz bir resmini oluşturmak için HARE5’in etkilerinin insanlardaki diğer 3.000 kadar HAR’ın etkileriyle nasıl birleştiğini ve etkileşime girdiğini incelemesi gerektiğini söylüyor. Genetikçi, “Bu genetik hazine hala doğru bir şekilde araştırmamız gereken bir hazineyi temsil ediyor” diye ekliyor.
Silver ve meslektaşları, farklı HAR’ların birlikte nasıl işlev gördüğünü incelemek için yöntemler geliştirmeye başladılar bile. Silver, “İnsan beynini şekillendirmede kritik öneme sahip pek çok farklı mekanizma var” diyor.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Bir Parça İnsan DNA’sı Taşıyan Farelerin Beyinleri Büyüdü
Bilim İnsanları Adet Döneminde Beyinde Yapısal ve Genel Değişiklikler Keşfetti