Eksperyment długodystansowy może ujawnić genetyczne pochodzenie ludzkości

Od miesięcy zespół naukowców z San Diego obserwuje, jak wyszły genetycznie zmodyfikowane myszy.

Naukowcy próbują odkryć skutki działania małego genu, który nie działa prawidłowo u ludzi przez miliony lat. Myszy niedawno zakończyły treningi i wyniki opublikowane w Postępowanie Towarzystwa Królewskiego B sugerują, że ten genetyczny szczegół nie tylko sprawia, że ​​ludzie są wielkimi biegaczami, może potencjalnie odgrywać ważną rolę w naszej własnej ewolucji.

Istnieje wiele teorii na temat tego, co wyróżnia zróżnicowanych przodków ludzkich z paczki. Można nawet powiedzieć, że użyli magicznych grzybów i zorientowali się, jakich narzędzi użyć. Dystans biegnący w umiarkowanym tempie (zwany także „hipotezą biegania”) to kolejna teoria, ponieważ jest to jedna z niewielu fizycznych rzeczy, w których ludzie wydają się być dobrzy, wyjaśnia dr Ajit Varki, starszy autor badania i profesor medycyny komórkowej i molekularnej na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego.

Opracowanie Varki przedstawia teorię skupioną wokół jednej z kluczowych zmian genetycznych, które jego zdaniem dały naszym mięśniom moc do pokonywania tych odległości i kolonizowania znacznej części świata. To nie jest gen, ale raczej usunięcie jakiegoś kluczowego DNA, które czyni je bezużytecznym. Ten artykuł sugeruje, że ten okaleczony gen, zwany CMAH, pojawił się mniej więcej dwa miliony lat temu, wokół tego samego, kiedy garści wczesnych przodków ludzkich zaczęli opuszczać Afrykę.

„Dwa miliony lat temu wyłania się ta linia Homo to ostatecznie nas zrodziło. Prawdopodobnie mieli silne mięśnie, jak wcześniacy, i prawdopodobnie zaczęli biegać i polować, i robili różne rzeczy ”- mówi Varki Odwrotność. „Zauważyliśmy więc zbieg okoliczności: że nasza mutacja prawdopodobnie miała miejsce mniej więcej w tym samym czasie”.

Genetyczne pochodzenie Homo ?

Współcześni ludzie nadal nie mają funkcjonującego genu CMAH, ale wiele innych stworzeń, od krów po szympansy, robi. Kiedy Varki znokautował CMAH tego genu u myszy z dystrofią mięśniową, zauważył, że wykazują one nietypowe dla człowieka objawy choroby. Ale byli też dobrzy w innej wyraźnie ludzkiej cesze: bieganie na odległość.

„Więc student kończył chwycić bieżnię i spróbowaliśmy”, mówi. „Niskie i widoczne, myszy wspięły się prosto z pudełka. Nawet bez treningu byli już lepsi w bieganiu niż oryginalne myszy. ”

Myszy bez CMAH miały o 30 procent większą wytrzymałość biegową niż populacja kontrolna. Średnio były o 20 procent szybsze io 12 procent szybsze.

Zauważył też inny ważny aspekt, który jego zdaniem wzmacnia jego sprawę, że utrata CMAH pomogła umocnić znaczenie biegania na odległość w ewolucji człowieka. Myszy z CMAH znokautowały płodność piły maleje z myszami, które nadal miały gen. Krótko mówiąc, były znacznie bardziej udane w hodowli z innymi myszami bez CMAH. Gdyby ten efekt pojawił się u ludzi miliony lat temu, mógł on pomóc w usunięciu delecji w populacji, tworząc trwałą zmianę genetyczną, która istnieje do dnia dzisiejszego.

„Jeśli połączymy te dwie rzeczy, ale wciąż szukamy dokładnych dowodów na to, sugeruje to, że jest to genus rodzaju homo” - dodaje. „

Ale dzisiaj Vary dodaje, że to usunięcie jest mieczem obosiecznym. Chociaż myszy z delecją CMAH były doskonałymi sportowcami, były one również podatne na cukrzycę na częstą chorobę, która dotyka dziś ludzi. Nawet na początku, myszy te utrzymywały wysoki poziom glukozy we krwi, jeden z głównych czynników ryzyka choroby.

„Okazuje się, że myszy te są bardziej podatne na cukrzycę typu II, mówi. Wszyscy uważają cukrzycę za bardzo złą rzecz. Ale jeśli żyjesz przez okres głodu, nie jest złym pomysłem, aby podnieść poziom glukozy ”.

Obecnie nie ma to już miejsca, ale usunięcie pozostaje, być może była to ewolucyjna przewaga, która stała się współczesnym przekleństwem.

Wskazówka w łańcuchu cukru komórkowego

Funkcjonalna utrata CMAH zarówno u tych myszy, jak iu ludzi, powoduje zmianę sposobu, w jaki mięśnie przetwarzają tlen, czyniąc je bardziej odpornymi na zmęczenie. Eksperyment Varki pokazał to: myszy z CMAH osiągnęły zmęczenie mięśni trzy minuty w teście wymuszonego biegu, podczas gdy te bez genu trwały średnio siedem minut.

Ale zauważa również, że CMAH ma wpływ na każda komórka w ciele nie tylko komórki mięśniowe. W szczególności dotyczy „gęstego lasu” łańcuchów cukrowych, które leżą na każdej komórce. Ostatnim ogniwem tych łańcuchów są kwasy siasalowe. Wiele stworzeń na świecie produkuje dwa typy kwasów siasalowych, ponieważ mogą one konwertować jeden typ na drugi poprzez enzym (robotnik molekularny, który sprawia, że ​​coś dzieje się w organizmie) wytwarzany przez gen CMAH. Ale ludzie żargon sprawia, że ​​ta konwersja się zdarza.

„U ludzi straciliśmy zdolność do konwersji pierwszego rodzaju na drugi rodzaj” - wyjaśnia. „Więc jesteśmy w pewnym sensie nadmierni, a brakuje nam innego rodzaju. To brzmi jak subtelna rzecz, ale te kwasy sialowe są tak pewne, mają tak wiele funkcji. ”

Ta niewielka różnica biochemiczna nie wpływa bezpośrednio na proces przetwarzania tlenu przez nasze mięśnie, ale właśnie w ten sposób zespół Varki wyszuka dowody na poparcie swojej hipotezy, że ten gen jest podstawą rodzaju Homo w zapisie kopalnym. Ten kwas siasalowy, który ludzie mają w obfitości, pozostawia ślad molekularny: metabolit, który może przetrwać w skamieniałościach. Następnym krokiem jest sprawdzenie, kiedy w zapisie kopalnym zaczynamy widzieć wyższe poziomy tego molekularnego czerwonego śledzia.

To prosta gra pracy detektywistycznej, jeśli uda mu się zdobyć kilka cennych okazów, które musimy i przeprowadzić badania w nieniszczący sposób. Powiedział, że ten eksperyment również będzie musiał zostać powtórzony - w końcu wersja CMAH myszy może się różnić od ludzkiej.

„To tylko jeden z tych przeczuć, gdzie wszystko pasuje”, dodaje. „Ale dowód musi pochodzić z rzeczywistego spojrzenia na skamieliny”.

Nawet jeśli nie jest w stanie potwierdzić swojej hipotezy ewolucyjnej, jego wyniki eksperymentalne ujawniły ważny fakt: nawet jeśli nienawidzisz biegać, twoje geny wskazują na to, że jest w tym lepiej niż myślisz.