فرارو- پژوهش تازه ای از دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو نشان می دهد بخشی از ژنوم انسان با نام HAR123 ممکن است در شکل گیری توانایی های شناختی منحصربه فرد انسان و تمایز مغز او از سایر گونه ها نقش اساسی داشته باشد.

به نقل از پاپولر مکانیکس، پژوهشی تازه نشان می دهد که بخشی از ژنوم انسان می تواند راز تفاوت میان مغز ما و مغز نزدیک ترین خویشاوندان حیوانی مان را توضیح دهد.

چه چیزی مغز انسان را از مغز سایر موجودات زنده متمایز می کند؟ چه عاملی باعث می شود این اندام شگفت انگیز توانایی هایی داشته باشد که حتی نزدیک ترین خویشاوندان ما در دنیای پریمات ها، مانند شامپانزه ها، از آن بی بهره اند؟

به گفته گروهی از پژوهشگران دانشگاه سن دگیو کالیفرنیا، شاید پاسخ این پرسش در ژنوم ما پنهان باشد؛ در بخشی از کد ژنتیکی که با نام ناحیه های شتاب یافته انسانی (Human Accelerated Regions (HARs)) شناخته می شوند. این بخش ها از ژنوم انسان، قطعاتی هستند که در طول مسیر تکامل، دستخوش جهش های بسیار سریع و غیرعادی شده اند.

حدود پنج میلیون سال پیش، زمانی که نیاکان انسان از شامپانزه ها جدا شدند، این نواحی از ژنوم تغییراتی چشمگیر را تجربه کردند؛ تغییری که شاید توضیح دهد چرا انسان صاحب ویژگی هایی کاملاً منحصربه فرد شده است.

ناحیه های شتاب یافته انسانی در واقع ژن نیستند، بلکه به عنوان تقویت کننده های رونویسی (Transcriptional Enhancers) شناخته می شوند. این بخش ها توالی هایی از دی ان ای هستند که در فرآیند رونویسی ژن ها نقش تنظیم کننده دارند. وقتی پروتیین ها به این نواحی متصل می شوند، احتمال فعال شدن یا رونویسی یک ژن خاص را افزایش می دهند. در نتیجه، این نواحی در تنظیم ژن هایی که مسئول تمایز سلولی و رشد اندام ها هستند، نقش کلیدی دارند.

جالب آن که بیشتر این نواحی در بخش هایی از ژنوم قرار دارند که با توسعه و عملکرد مغز در ارتباط اند. به بیان دیگر، ناحیه های شتاب یافته انسانی بیش از هر جای دیگری از بدن، در تنظیم ژن های مرتبط با رشد عصبی فعالیت دارند؛ نشانه ای از اینکه ممکن است نقش مهمی در شکل گیری تفاوت های شناختی انسان داشته باشند.

در پژوهشی جدید، دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا به ناحیه ای خاص از ژنوم انسان با نام HAR123 اشاره کرده اند؛ ناحیه ای که به نظر می رسد در شکل گیری تفاوت میان مغز انسان و شامپانزه نقشی تعیین کننده دارد. به گفته پژوهشگران، نسخه انسانی HAR123 ویژگی های فیزیکی و مولکولی متفاوتی نسبت به نسخه شامپانزه دارد؛ تفاوت هایی که می تواند با تکامل صفات عصبی ویژه انسان مرتبط باشد.

این دو نسخه، در اصطلاح علمی، ارتولوگ (Ortholog) نام دارند؛ به این معنا که از یک نیاکان مشترک به دو گونه متفاوت منتقل شده اند. نسخه انسانی HAR123 از طریق ژنی به نام H1C1 بر شکل گیری سلول های پیش ساز عصبی (NPCs) تأثیر می گذارد؛ سلول هایی که در نهایت به دو دسته تقسیم می شوند:

نورون ها، سلول های عصبی ای که اطلاعات حسی را دریافت کرده و از طریق سیگنال های الکتریکی و شیمیایی پیام ها را در سراسر بدن ارسال می کنند.

سلول های گلیال که به نورون ها ساختار، پشتیبانی و تغذیه لازم را ارائه می دهند تا عملکرد آن ها پایدار بماند.

پژوهش ها نشان داده است که نسخه شامپانزه ای HAR123 به اندازه نسخه انسانی موجب تمایز این سلول ها نمی شود؛ به بیان ساده تر، انسان ها در نتیجه این تغییر ژنتیکی، مغزی پیچیده تر و از نظر ساختاری غنی تر دارند.

برای بررسی اهمیت زیستی HAR123 در انسان، پژوهشگران از فناوری ویرایش ژن CRISPR-Cas9 استفاده کردند تا هر دو نسخه از این توالی را از سلول های بنیادی جنینی انسان حذف کنند. چهار نمونه سلولی حاصل از این فرآیند در ظاهر رشد طبیعی داشتند، اما بررسی های دقیق تر نشان داد حذف HAR123 باعث کاهش تشکیل نورو اکتودرم می شود؛ لایه ای ضخیم از سلول ها در جنین که در نهایت به دستگاه عصبی کامل تبدیل می شود. همچنین، حذف این ناحیه موجب کاهش بیان ژن های مرتبط با رشد عصبی شد.

شاید مهم ترین یافته درباره HAR123 در انسان این باشد که این ناحیه با انعطاف پذیری شناختی مرتبط است؛ توانایی ذهن برای تغییر دیدگاه ها، جابه جایی میان مفاهیم مختلف یا جایگزینی دانش قدیمی با اطلاعات تازه.

در حیوانات، مانند موش ها که در آزمایش های پیشین مورد مطالعه قرار گرفتند، این مفهوم به تغییر واکنش های رفتاری در شرایط متفاوت اشاره دارد. زمانی که پژوهشگران نسخه تقویت کننده رونویسی مشابه HAR123 را در مغز موش ها حذف کردند، مشاهده شد که این حیوانات از انعطاف شناختی کمتری برخوردارند و نسبت سلول های عصبی به گلیال در مغزشان نیز تغییر کرده است.

بر همین اساس، دانشمندان گمان دارند HAR123 در انسان می تواند یکی از عوامل کلیدی در شکل گیری این ویژگی منحصربه فرد باشد؛ ویژگی ای که تفکر خلاق، یادگیری، زبان و تصمیم گیری را ممکن می کند.

این پژوهش همچنین احتمال می دهد که HAR123 با برخی اختلالات رشد عصبی مانند اوتیسم و اختلال بیش فعالی-کمبود توجه (ADHD) نیز مرتبط باشد؛ چراکه در این بیماری ها نیز نسبت میان نورون ها و سلول های گلیال تغییر می کند و ارتباطی میان آن ها و سایر HARها پیش تر گزارش شده است.

با این حال، دانشمندان تأکید می کنند ممکن است نواحی شتاب یافته دیگری نیز در ژنوم انسان وجود داشته باشند که در شکل گیری انسان بودن نقش دارند، اما هنوز شناسایی یا به ویژگی های خاص انسانی پیوند داده نشده اند.