Οι διαφορές ανθρώπου και χιμπατζήδων οφείλεται σε διαφορετική έκφραση των γονιδίων

Πηγή: Scientific American, 14 Μαρτίου 2006

Οι άνθρωποι και οι χιμπατζήδες έχουν περισσότερο από 98% κοινό το DNA τους και το 99% των γονιδίων. Ακόμα, στη μορφή και τη συμπεριφορά είμαστε πολύ διαφορετικοί από αυτούς. Για περισσότερα από 30 χρόνια -- πολύ προτού βρεθεί η αλληλουχία των γονιδίων είτε των ανθρώπων είτε των χιμπατζήδων -- οι επιστήμονες νόμιζαν ότι αυτό να οφείλεται στον τρόπο που εκφράζονται τα κοινά γονίδια (η αξιοποίηση δηλαδή της πληροφορίας που εμπεριέχεται στην αλληλουχία του DNA από το οποίο αποτελούνται), κι όχι στις διαφορές των ίδιων των γονιδίων. Μια νέα σύγκριση που δημοσιεύεται στο Nature φαίνεται να αποδεικνύει αυτή την θεωρία.

Ο γενετιστής Yoav Gilad του πανεπιστημίου του Σικάγου και οι συνάδελφοι του χρησιμοποίησαν μια νέα τεχνική (δημιούργησαν ένα τσιπ γονιδίων με τμήματα DNA τοποθετημένα με ακρίβεια), για να εξετάσουν τα γονίδια στα κύτταρα του ήπατος τεσσάρων πρωτευόντων (που έχουν όμοια γονίδια εκεί): τους ανθρώπους, τους χιμπατζήδες, τους ουραγκοτάγκους και ένα είδος μαϊμούδων (μακάκο ρέζους). Το τσιπ γονιδίων επέτρεψε στους ερευνητές να μετρήσουν διαφορές στη λειτουργία των ίδιων γονιδίων μεταξύ των τεσσάρων ειδών.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν έτσι ότι ορισμένα γονίδια που ελέγχουν την έκφραση άλλων γονιδίων είναι πιο ενεργά στον άνθρωπο από ό,τι στον χιμπατζή και άλλες μορφές πιθήκων.

Οι ερευνητές ήταν σε θέση να συγκρίνουν περισσότερα από 900 γονίδια για κάθε ένα από τα τέσσερα πρωτεύοντα και να αξιολογήσουν τις διαφορές από την άποψη της έκφρασης. Περισσότερα από τα μισά  γονίδια -- συγκεκριμένα το 60% -- δεν διέφεραν καθόλου, που μάλλον πρόκειται για τα πιο αρχαία γονίδια κοινά και στα τέσσερα είδη. Οι ερευνητές βρήκαν τα ίδια επίπεδα του mRNA -- το μόριο που συνδέει ένα γονίδιο και την πρωτεΐνη την οποία βοηθά να φτιαχτεί -- και στα τέσσερα πρωτεύοντα για τα περισσότερα γονίδια. Αλλά υπήρχαν 19 γονίδια που παρουσίασαν σημαντικές μετατοπίσεις στην έκφραση μεταξύ των ανθρώπων και των άλλων πιθήκων.

"Όταν εξετάσαμε την έκφραση των γονιδίων, βρήκαμε αρκετές μικρές αλλαγές που έγιναν στις μαϊμούδες, τους ουραγκοτάγκους και τους χιμπατζήδες στα 65 εκατομμύρια ετών της εξέλιξης", εξηγεί ο Gilad. "Αυτό το γεγονός ακολουθήθηκε από μια ταχύτατη αλλαγή στα πέντε εκατομμύρια χρόνια  της ανθρώπινης ιστορίας, η οποία συγκεντρώθηκε σε αυτές τις συγκεκριμένες ομάδες γονιδίων."

Σχεδόν τα μισά από τα γονίδια - που εκφράζονταν περισσότερο στους άνθρωποι - εμπλέκονται με παράγοντες που ελέγχουν γονίδια τα οποία κωδικοποιούν πρωτεΐνες για την έκφραση άλλων πρωτεϊνών. Είναι η πρώτη εμπειρική επίδειξη στα κύρια πρωτεύοντα ότι η εξέλιξη μπορεί συχνά να λειτουργήσει μέσω των αλλαγών στον κανονισμό των γονιδίων.

Ο Gilad σκέπτεται ότι οι σχετικά γρήγορες αλλαγές στα ανθρώπινα γονίδια του ήπατος μπορεί να είναι το αποτέλεσμα των σημερινών αλλαγών που έγιναν στη διατροφή, όπως η χρήση μαγειρευμένων τροφίμων. "Ίσως κάτι στη διαδικασία του μαγειρέματος άλλαξε τις βιοχημικές απαιτήσεις για μεγαλύτερη πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες, καθώς επίσης και η ανάγκη να υποβληθούν σε επεξεργασία οι φυσικές τοξίνες, που βρέθηκαν στα φυτικά και τα ζωικά τρόφιμα."

Η ανακάλυψη έχει επιπτώσεις τόσο στην ιατρική όσο επίσης και την εξελικτική θεωρία: 9 από τα 100 σταθερότερα γονίδια έχουν συνδεθεί με τον καρκίνο όταν αλλάζουν. "Αυτά τα συμπεράσματα δείχνουν ότι η εστίαση στα γονίδια με τα διατηρημένα επίπεδα έκφρασης μεταξύ των πρωτευόντων, μπορεί να είναι χρήσιμη στη μελέτη των ασθενειών", γράφουν οι ερευνητές. Ρίχνει επίσης και κάποιο φως στον τρόπο με τον οποίο δύο είδη -- οι άνθρωποι και οι χιμπατζήδες -- που ενώ μοιράζονται τόσα πολλά γονίδια μπορούν να είναι και τόσο διαφορετικά.

Δείτε και τα σχετικά άρθρα
Μελέτη για την εξέλιξη δείχνει μεγάλη συγγένεια ανθρώπου και χιμπατζή