پژوهشی تازه از دانشگاه ییل (Yale) تصویر کامل‌تری از تغییرات ژنتیکی‌ای به‌دست می‌دهد که در فرآیند تکامل مغز انسان نقش داشته‌اند و نشان می‌دهد این فرآیند چه تفاوت‌هایی با تکامل مغز شامپانزه‌ها، نزدیک‌ترین خویشاوند ژنتیکی ما، داشته است.
در این تحقیق که ۳۰ ژانویه در نشریه Cell منتشر شده، تمرکز پژوهشگران بر گروهی از سوئیچ‌های ژنتیکی به نام «مناطق شتاب‌گرفته انسانی» یا HARs بوده است. این نواحی، تعیین می‌کنند که ژن‌ها در چه زمان، در کدام بخش‌های بدن و با چه شدتی فعال شوند—نقشی حیاتی در روند تکامل.
بر خلاف نظریه‌های پیشین که معتقد بودند HARs در انسان و شامپانزه ژن‌های متفاوتی را کنترل می‌کنند، یافته‌های جدید نشان می‌دهد این نواحی ژنتیکی در هر دو گونه، ژن‌های مشترکی را هدف قرار می‌دهند، اما نحوه بیان یا فعالیت این ژن‌ها را به‌گونه‌ای متفاوت تنظیم می‌کنند. این تفاوت‌ها می‌توانند بر نحوه شکل‌گیری، رشد و ارتباط نورون‌ها با یکدیگر اثر بگذارند.
پژوهشگران با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته توانستند نحوه تعامل HARs با ژن‌ها در سلول‌های بنیادی عصبی انسان را رهگیری کنند. این دستاورد به آن‌ها امکان داد تا اهداف ژنی تقریباً تمام HARsها را شناسایی کنند—دستاوردی مهم در درک چگونگی تکامل مغز انسان.
به گفته جیمز نونان، استاد ژنتیک در دانشکده پزشکی ییل و سرپرست این مطالعه، “نتایج نشان می‌دهد که HARs عمدتاً ژن‌هایی را تنظیم می‌کنند که در انسان و شامپانزه مشترک هستند، به‌ویژه ژن‌هایی که در رشد مغز نقش دارند. اما سطح بیان این ژن‌ها در انسان به‌گونه‌ای متفاوت تنظیم می‌شود. این یعنی تغییرات تکاملی در عملکرد مغز نه با ایجاد مسیرهای ژنتیکی جدید، بلکه با اصلاح خروجی مسیرهای موجود به‌وجود آمده‌اند.”
نونان و گروهش پیش از این نیز نشان داده بودند که برخی HARsها می‌توانند بیان ژن‌ها را به‌شکلی خاص و انسانی تغییر دهند. اما در آن زمان، تنها حدود ۷ تا ۲۱ درصد از این مناطق ژنتیکی به ژن‌های هدف مشخصی نسبت داده شده بودند. دلیل این محدودیت، استفاده از روش‌های کم‌دقت‌تر و داده‌هایی بود که فقط امکان حدس‌زدن در مورد برخی هدف‌های ژنی را فراهم می‌کردند.
در این مطالعه جدید، تیم ییل از نقشه‌برداری سه‌بعدی از ژنوم استفاده کرد تا بتواند تعاملات HARs با ژن‌ها را در سلول‌های بنیادی عصبی انسان و شامپانزه دقیق‌تر بررسی کند. این روش باعث شد آن‌ها بتوانند اهداف ژنی نزدیک به ۹۰ درصد از HARsها را شناسایی کنند.
آتریو پال، دانشجوی دکترای ژنتیک در ییل و نویسنده اصلی مقاله، می‌گوید: “حالا که تصویر کامل‌تری داریم، چشم‌انداز بسیار گسترده‌تری پیش روی پژوهشگران قرار گرفته است.”
بسیاری از ژن‌هایی که توسط HARs کنترل می‌شوند، در مغز در حال رشد انسان فعال‌اند و در فرآیندهایی مثل شکل‌گیری نورون‌ها و حفظ ارتباط بین آن‌ها نقش دارند. برخی از این ژن‌ها همچنین با اختلالاتی مانند اوتیسم و اسکیزوفرنی مرتبط‌اند، و این احتمال را مطرح می‌کنند که HARs هم در شکل‌گیری عملکرد طبیعی مغز و هم اختلالات عصبی نقش داشته‌اند.
پال در پایان افزود: “ما همچنین دریافتیم که ژن‌های هدف HARs در سلول‌های خاصی از مغز در حال رشد انسان فعال‌اند—از جمله سلول‌هایی که احتمالاً در بزرگ‌تر شدن مغز انسان نقش داشته‌اند.”
نونان نیز تأکید کرد: “پیش‌تر نمی‌دانستیم HARs دقیقاً کدام ژن‌ها را کنترل می‌کنند یا این ژن‌ها چه عملکرد زیستی‌ای دارند. حالا که تصویر روشن‌تری داریم، مسیرهای تازه‌ای برای درک نقش HARs در تکامل مغز پیش رویمان باز شده است.”
منبع:
Resolving the three-dimensional interactome of human accelerated regions during human and chimpanzee neurodevelopment. DOI: 10.1016/j.cell.2025.01.007
تهیه و تنظیم: سید طه نوربخش
نظارت و تأیید: فائزه محمدهاشم-متخصص ژنتیک
