کشف گنجینه‌ای از ژن‌هایی که می‌توانند کلید چگونگی تکامل انسان باشند

ژن‌های کدکننده‌ی عوامل رونویسی که قبلا تصور می‌شد در موجودات مختلف شباهت زیادی داشته باشند، در هرگونه دارای توالی‌های اختصاصی هستند.

بسیاری از ژن‌هایی که قبلا تصور می‌شد در بین گونه‌های مختلف، نقش‌های مشابهی داشته باشند، درواقع منحصر به انسان‌ها هستند. پژوهشگران مرکز دونلی در تورنتو دریافته‌اند که ژن‌های زیادی که قبلا تصور می‌شد در موجودات مختلف، نقش‌های یکسانی داشته باشند، خاص انسان بوده و می‌توانند نحوه‌ی پیدایش گونه‌ی ما را توضیح دهند.

این ژن‌ها کدکننده‌ی گروهی از پروتئین‌ها هستند که به آن‌ها عوامل رونویسی یا TF گفته می‌شود و فعالیت ژن‌ها را تحت کنترل دارند. عوامل رونویسی می‌توانند قطعاتی از کدهای DNA را که «موتیف» نام دارند، شناسایی کرده و از آن‌ها به‌عنوان مکان اتصال به DNA و فعال یا غیرفعال کردن ژن‌ها استفاده کنند. پژوهش‌های پیشین نشان داده‌اند که عوامل رونویسی که در بین گونه‌های مختلف مشابه به‌نظر می‌رسند، حتی در گونه‌هایی با فاصله‌ای به‌حد مگس سرکه و انسان، به موتیف‌های مشابهی متصل می‌شوند، اما پژوهش جدید آزمایشگاه پروفسور تیموتی هیوز در مرکز دونلی نشان می‌دهد که چنین چیزی همیشه درست نیست.

پژوهشگران در مقاله‌ی خود که در مجله‌ی Nature Genetics منتشر شده است، روش محاسباتی جدیدی را توصیف می‌کنند که به آن‌ها اجازه می‌دهد به‌طور دقیق توالی موتیف‌هایی را که عوامل رونویسی در هرگونه به آن متصل می‌شوند، پیش‌بینی کند. نتایج نشان می‌دهند که برخی از زیرگروه‌های عوامل رونویسی نسبت‌به چیزی که قبلا تصور می‌شد، ازلحاظ عملکردی اختلاف بیشتری با هم دارند. سام لمبرت، پژوهشگر مطالعه می‌گوید:

حتی بین گونه‌های خویشاوند هم یک قسمت غیر قابل چشم‌پوشی از عوامل رونویسی وجود دارد که احتمال پیوند آن به توالی‌های جدید بیشتر است. بر این اساس، آن‌ها احتمالا دارای عملکرد جدیدی با تنظیم ژن‌های متفاوتی هستند که ممکن است ازنظر تفاوت‌های بین گونه‌ها اهمیت داشته باشد.

حتی بین شامپانزه‌ها و انسان‌ها که میزان تشابه ژنومی آن‌ها ۹۹ درصد است، عوامل رونویسی زیادی وجود دارد که موتیف‌های متفاوتی را بین دو گونه تشخیص می‌دهند و روی بیان صدها ژن مختلف تأثیرگذار خواهند بود. لمبرت می‌گوید:

ما تصور می‌کنیم که این تفاوت‌های مولکولی موجب بروز برخی تفاوت‌ها بین شامپانزه‌ها و انسان‌ها شود.

لمبرت برای تجزیه‌و‌تحلیل توالی‌ موتیف‌ها، نرم‌افزار جدیدی را توسعه داد. این نرم‌افزار تشابهات ساختاری بین مناطق اتصال عوامل رونویسی به DNA را که با توانایی آن‌ها برای اتصال به موتیف‌های یکسان یا متفاوت ارتباط داشت، مورد جست‌وجو قرار می‌داد. اگر دو عامل رونویسی از دو گونه‌ی مختلف، دارای ترکیب مشابه آمینواسیدی باشند، آن‌ها احتمالا به موتیف‌های مشابهی متصل خواهند شد. اما برخلاف روش‌های دیگر که این مناطق را به‌صورت یک کل بررسی می‌کنند، روش لمبرت به‌صورت خودکار به آمینواسیدهایی که مستقیما با DNA تماس برقرار می‌کنند، ارزش بیشتری اختصاص می‌دهد. در این مورد، دو عامل رونویسی ممکن است به‌طور کلی مشابه به‌نظر برسند اما اگر آن‌ها ازنظر این اسیدآمینه‌های کلیدی تفاوت داشته باشند، احتمالا به موتیف‌های مختلفی متصل خواهند شد.

 هنگامی که لمبرت عوامل رونویسی را در بین گونه‌های مختلف مورد مقایسه قرار داد و آن‌ها را با اطلاعات موجود مربوط‌به توالی موتیف‌ها تطابق داد، متوجه شد که بسیاری از عوامل رونویسی انسانی نسبت‌به نسخه‌های همان پروتئین در دیگر حیوانات، توالی‌های متفاوتی را شناسایی کرده و بنابراین ژن‌های متفاوتی را تنظیم می‌کنند.

این نتایج با یافته‌های پژوهش‌های قبلی که نشان می‌دهند تقریبا تمام عوامل رونویسی انسان‌ها و مگس سرکه به توالی موتیف‌های مشابهی متصل می‌شوند، اختلاف دارد و درمورد نتیجه‌گیری درزمینه‌ی عوامل رونویسی براساس مطالعه‌ی موجودات ساده‌تر هشدار می‌دهد. هیوز می‌گوید:

ایده‌ای که تا به امروز وجود داشته، این است که عوامل رونویسی به توالی‌های مشابهی در انسان‌ها و مگس سرکه متصل می‌شوند. اگرچه مثال‌های زیادی وجود دارد که نشان می‌دهد این پروتئین‌ها ازنظر عملکردی حفظ شده‌اند، این حد از مقبولیت (این ایده) اصلا پذیرفتنی نیست.

همانند عوامل رونویسی که دارای نقش‌های منحصر‌به‌فرد انسانی هستند، این عوامل رونویسی به گروهی از عوامل رونویسی دارای سرعت تکامل بالا تعلق دارند که به آن‌ها اصطلاحا عوامل رونویسی انگشت روی C2H2 گفته می‌شود. علت این نام‌گذاری، وجود برجستگی‌های انگشت‌مانند حاوی یون روی در محل اتصال به DNA است. نقش این عوامل هنوز آشکار نشده است اما به‌نظر می‌رسد موجوداتی که عوامل رونویسی متنوع‌تری دارند، دارای انواع بیشتری از سلول‌ها بوده که همراه‌با هم و با روش‌های جدید اجسام پیچیده‌تری می‌سازند. هیوز درمورد این احتمال که این عوامل رونویسی انگشت روی مسئول ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد فیزیولوژیکی و آناتومیکی انسان‌ها و ویژگی‌های خاص سیستم ایمنی و مغز انسان باشند، هیجان‌زده است.

یکی از موضوعات دیگر، دی‌مورفیسم جنسی است: تفاوت‌های بی‌شمار و قابل مشاهده که انتخاب جنسی را هدایت می‌کنند؛ تصمیماتی که تاثیر فوری روی موفقیت تولیدمثلی داشته و همچنین می‌تواند در بلندمدت تاثیر شدیدی روی فیزیولوژی داشته باشد. دم طاووس یا موهای صورت در مردان نمونه‌های کلاسیکی از چنین ویژگی‌هایی هستند. هیوز می‌گوید:

تقریبا هیچ‌کس در ژنتیک انسانی اساس مولکولی دی‌مورفیسم جنسی را مطالعه نمی‌کند، اما این‌ها ویژگی‌هایی هستند که تمام انسان‌ها در یکدیگر مشاهده می‌کنند و ما مسحور آن‌ها هستیم. اگر من متوجه شوم که چگونه باید این کار را انجام دهم، می‌خواهم روی این موضوع مطالعه کنم.