Oxford çalışması, antik gen ikileşmelerini beyin evrimiyle ilişkilendiriyor

Çarşamba günü Nature dergisinde yayınlanan araştırmaya göre, yaklaşık 520 ve 500 milyon yıl önce meydana gelen iki tam genom ikileşmesi olayı, omurgalıların karmaşık beyinlerini evrimleştirmelerini sağlayan genetik hammaddeyi sağladı.biology.ox+1

Oxford Üniversitesi liderliğindeki çalışma, beyin hücresi tiplerinin çeşitliliğinin nadir, genom çapında ikileşme olaylarından mı yoksa daha kademeli, küçük ölçekli genetik değişikliklerden mi kaynaklandığına dair uzun süredir devam eden bir tartışmayı çözmeye yardımcı oluyor. İnsanlar, fareler, kertenkeleler, taşemengiller ve omurgalıların en yakın omurgasız akrabalarından biri olan amfiyoksus dahil olmak üzere beş türdeki bireysel beyin hücrelerindeki gen aktivitesini karşılaştıran ekip, beyin hücresi tiplerinin derin zaman içinde nasıl evrimleştiğini yeniden yapılandırdı.phys+1

Beyin Hücreleri için Genetik Bir Araç Seti

Araştırmacılar, omurgalı beyinlerindeki ana hücre tipi ailelerinin çoğunun, yaklaşık 520 milyon yıl önce omurgalıların ortak atasındaki bir genom ikileşmesinden sonra ortaya çıktığını ve yaklaşık 500 milyon yıl önceki ikinci bir ikileşmenin bu temel üzerine inşa edildiğini buldular.phys+1

Oxford Biyoloji Bölümü'nden kıdemli yazar Profesör Sebastian Shimeld, "Bulgularımız, iki genetik ikileşme olayının karmaşık beyinlerin evrimini sağlamada temel olduğunu ortaya koyuyor" dedi. "Genomdaki her geni ikileştirerek, doğa yeni beyin hücresi tipleri oluşturmak için yeniden kullanılabilecek hammadde kazandı."biology.ox+1

Bu ikileşmelerden korunan gen çiftleri – "ohnologlar" olarak bilinir – farklı beyin hücresi tiplerini tanımlamada orantısız bir şekilde yer aldı. Bu genlerin, diğer mekanizmalarla ikileştirilen genlerden ziyade belirli beyin hücrelerinde aktif olma olasılığı daha yüksekti ve özellikle farklı hücre tiplerinin nasıl geliştiğini ve işlediğini kontrol eden düzenleyici roller için zenginleştirilmişlerdi.phys+1

Yeni İşlevler Değil, Bölünmüş Olanlar

Tamamen yeni işlevler evrimleştirmek yerine, ikileşmiş genlerin çoğu, atalarındaki genin rollerini aralarında paylaştırdı ve bu da beyin hücresi tiplerinin çeşitliliğini ince bir şekilde ayarlamaya yardımcı oldu. Amfiyoksus gibi daha basit hayvanlarda, anahtar düzenleyici genler hücreler genelinde geniş çapta aktiftir; omurgalılarda ise bu genlerin ikileşmiş versiyonları farklı hücre tiplerinde kullanılarak belirgin hücresel kimlikler oluşturulur.biology.ox

Bu antik olayların etkisi, erken omurgalı evriminin çok ötesine uzandı. Ekip, ikileşmelerden gelen genlerin, yüz milyonlarca yıl sonra bile – beyincikteki gri madde dahil olmak üzere – yeni beyin hücresi tiplerini tanımlamaya devam ettiğini gösterdi.phys+1

Kalıcı Bir Miras

Çalışmanın ortak yazarı Profesör Peter Holland, bulguların kapsamını şöyle özetledi: "Veri analizleri akıl almaz derecede karmaşıktı – yüksek lisans öğrencisi Yuanzhen Zhu'ya büyük kredi borçluyuz – ancak sonuç net: yeni beyin hücrelerinin yeni genlere ihtiyacı vardı. Ve sadece herhangi bir gen değil – bunlar, ilk balık denizde yüzmeden önce DNA'nın kazara ikileşmesiyle ortaya çıkan ekstra genlerdi."biology.ox