Sedemtýždňové ľudské embryo - vtedy sa aktivizuje HAR1. FOTO - HÔPITAL SAINTE-JUSTINE
Vedci z USA, Belgicka a Francúzska našli v ľudskej DNA oblasť, ktorá sa vyvíja nezvyčajne rýchlo, no pri všetkých iných primátoch zostáva rovnaká. V predbežnom online vydaní Nature to oznámila Katherine Pollardová z Kalifornskej univerzity v Santa Cruz s pätnástimi kolegami. Šéfom tímu bol David Haussler z tej istej inštitúcie.
Štart po siedmom týždni
Jedným z cieľov genetiky je nájsť úseky DNA špecifické pre človeka, alebo aspoň výrazne zmenené v porovnaní s dedičnou informáciou iných primátov a cicavcov. Osobitne to platí od lanského dokončenia sekvenovania DNA šimpanza. Rozdiely medzi našou a šimpanzou DNA možno kvantifikovať rôzne. Od menej ako jedného percenta až po 5 percent. Podľa toho, ktorý zreteľ DNA zohľadníme.
Hausslerov tím teraz našiel úsek DNA, v ktorom sa od šimpanza (a ostatných primátov) líšime tempom zmien, ktoré sa odohrali po rozchode našich evolučných línií. Funkcia tohto úseku nie je jasná, zrejme sa však podieľa na vývoji ľudského mozgu v štádiu embrya medzi siedmym a deviatym týždňom tehotenstva.
Výskum založili na novej metóde Pollardovej, ktorá po získaní doktorátu pracovala v Hausslerovom laboratóriu. Porovnala sekvencie DNA šimpanzov, myší a potkanov, teda cicavcov s úplne sekvenovaným genómom. Analyzovala úseky, ktoré sa od evolučného rozchodu týchto tvorov pred 80 miliónmi rokov viac-menej nezmenili. Následne sa venovala zodpovedajúcim úsekom v ľudskom genóme. Zvlášť zmenám za posledných 6 miliónov rokov, odkedy sa približne dátuje rozchod šimpanzej a ľudskej línie.
Mnohé úseky DNA živočíchov sa v zásade nemenia desiatky, ba stovky miliónov rokov. Pollardovej išlo o také, ktoré sa zmenili iba v prípade človeka, teda kde prebehla zrýchlená evolúcia. Najzaujímavejšie vyzeralo štyridsaťdeväť úsekov. Označili ich skratkou HAR (human accelerated regions). Prekvapujúce bolo, že iba dva kódujú bielkoviny a sú teda génmi v prvotnom zmysle slova. Väčšina ich leží v blízkosti génov, ktoré regulujú činnosť iných génov. Z toho dvanásť pri génoch, ktoré sa podieľajú na vývoji mozgu.
Prvá stopa
Článok pre Nature hlbšie opisuje jeden úsek, ktorý sa počas ľudskej evolúcie zmenil najviac - HAR1. Tvorí ho 118 dusíkových báz DNA. Z nich sa počas 310 miliónov evolúcie, ktoré delia šimpanza od sliepky, zmenili iba dve. No za dobu, ktorá uplynula od nášho rozchodu s predkami šimpanzov, sa nám ich v ňom zmenilo 18. Následne tím zistil, že HAR1 je súčasťou väčšieho úseku DNA, ktorý sa prepisuje do RNA v mozgu. Prvý raz medzi 7. a 9. týždňom tehotenstva. Konkrétne sú za tým takzvané Cajalove-Retziusove neuróny, kľúčové pre utváranie šiestich vrstiev neurónov v ľudskej mozgovej kôre.
HAR1 leží v oblasti prekrývania dvoch génov, ktoré produkujú RNA. Prepisujú sa opačným smerom pozdĺž reťazca DNA. Ani pri jednom sa však už RNA ďalej neprekladá do podoby bielkovín. Molekuly týchto RNA sa skrúcajú do špecifických tvarov s niekoľkými špirálami. Zmeny HAR1 počas ľudskej evolúcie sa zrejme týkajú dĺžky a presnej konfigurácie niektorých týchto špirál. Ostatné je zatiaľ záhadou. Haussler a jeho ľudia samozrejme pokračujú v práci.
Iné oblasti DNA produkujú štruktúrne stabilné RNA, ktoré trebárs regulujú gény alebo činnosť bielkovín. Zaujímavé je, že tie isté bunky, kde prebieha prepis HAR1, produkujú aj reelín. Táto bielkovina pomáha pri vývoji embrya zakladať architektúru mozgu. Ak by HAR1 určoval funkciu reelínu, bolo by to veľmi zaujímavé. Iní vedci totiž zistili, že defekty v pôsobení reelínu súvisia so schizofréniou a inými duševnými poruchami. HAR1 azda otvára cestu k užšej genetickej definícii nášho druhu. Stojíme však na samom začiatku. Nezabúdajme, že Pollardová našla ešte 48 HAR.
Aktivita HAR1 od konca druhého mesiaca tehotenstva podporuje názory, že hranicu zákonom "tolerovateľných" interupcií treba znížiť. Väčšina vedcov však nepovažuje za okamih zrodu ľudskej bytosti samotné splynutie DNA rodičov pri počatí. Od tohto okamihu sú ešte niekoľko týždňov aktívne gény, ktoré zdieľame s inými živočíchmi od prvých stavovcov či s ešte evolučne staršími tvormi. Väčšina polemiky o embryonálnych kmeňových bunkách, kde ide o niekoľkodňové plody, nanajvýš dvoj- trojtýždňové, sa týka práve tejto fázy.
