في جين مرتبط بالنمو ، يرى العلماء بصيصًا من تاريخ البشرية – ScienceDaily

تتعمق دراسة جديدة في تطور ووظيفة جين مستقبل هرمون النمو البشري ، وتتساءل عن القوى التي قد تكون دفعت التغييرات في هذه القطعة الحيوية من الحمض النووي في الماضي البشري.

يُظهر البحث ، من خلال طرق متعددة ، أن نسخة مختصرة من الجين – وهو البديل المعروف باسم GHRd3 – قد يساعد الناس على البقاء في المواقف التي تكون فيها الموارد شحيحة أو لا يمكن التنبؤ بها.

سيتم نشر النتائج في 24 سبتمبر في تقدم العلم.

إليكم القصة التي ترويها الدراسة: ظهر GHRd3 منذ حوالي 1-2 مليون سنة ، وكان على الأرجح النسخة السائدة بشكل ساحق من الجين في أسلاف الإنسان الحديث ، وكذلك في إنسان نياندرتال ودينيسوفان.

بعد ذلك ، “في آخر 50000 سنة أو نحو ذلك ، أصبح هذا المتغير أقل انتشارًا ، ولديك انخفاض هائل في تكرار هذا المتغير بين سكان شرق آسيا الذين درسناهم ، حيث نرى انخفاض تردد الأليل المقدر من 85٪ إلى 15٪ خلال الثلاثين ألف عام الماضية “، كما يقول عالم الأحياء التطورية بجامعة بوفالو ، عمر جوككومين. “لذا يصبح السؤال: لماذا؟ هل كان هذا البديل مفضلًا في الماضي ، ولم يعد في صالح التطوري مؤخرًا؟ أم أن ما نلاحظه مجرد لمحة سريعة بين تعقيد الجينوم؟”

يوفر البحث رؤى جديدة حول وظيفة GHRd3 والتي قد تساعد في تفسير سبب حدوث هذه التغييرات التطورية ، مما يدل على أن المتغير قد يكون مفيدًا في التعامل مع الإجهاد الغذائي.

يقول Gokcumen ، دكتوراه ، أستاذ مشارك في العلوم البيولوجية في كلية الآداب والعلوم في UB: “نعتقد أن هذا البديل مفيد حيث توجد فترات مجاعة ، وهو ما كان عليه الحال بالنسبة لمعظم التطور البشري”. فيما يتعلق بتضاؤل ​​أهمية GHRd3 في التاريخ البشري الحديث ، يتكهن بأن “التقدم التكنولوجي والثقافي السريع على مدى الخمسين ألف سنة الماضية قد خلق حاجزًا ضد بعض التقلبات في الموارد التي جعلت GHRd3 مفيدًا للغاية في الماضي.”

“GHRd3 مثير للاهتمام لأنه حذف شائع جدًا ومتغير بينك وبين البشر” ، كما تقول ماري سايتو ، دكتوراه ، محققة في المسار الوظيفي في الجامعة النرويجية لعلوم الحياة وباحثة سابقة لما بعد الدكتوراه في مختبر Gokcumen في UB. “عادةً ، لا تتغير هذه الأنواع من الجينات الأساسية المهمة بين الإنسان والإنسان ، وهي محفوظة بدرجة عالية حتى في الحيوانات الأخرى.”

قاد العمل سايتو ؛ سكايلر ريزنديز ، دكتوراه ، خريج حديث في العلوم البيولوجية من جامعة بافالو ، وهو الآن زميل ما بعد الدكتوراه في المعلوماتية الطبية الحيوية في كلية جاكوبس للطب والعلوم الطبية الحيوية في جامعة بافالو ؛ Xiuqian Mu، MD، PhD، أستاذ مشارك في طب وجراحة العيون في مدرسة Jacobs في UB وفي معهد روس للعيون ؛ و Gokcumen. ساهم فريق دولي من المتعاونين بوجهات نظر في هذه الدراسة ، والتي دمجت طرق علم الوراثة السكانية المتقدمة مع البحث في نموذج فأر لفهم التاريخ المعقد ووظيفة المتغير الجيني.

نظرة فاحصة على الوظائف المحتملة لـ GHRd3

يلعب جين مستقبل هرمون النمو دورًا رئيسيًا في التحكم في استجابة الجسم لهرمون النمو ، مما يساعد على تنشيط العمليات التي تؤدي إلى النمو.

لدراسة التاريخ التطوري للجين ، نظر العلماء في جينومات العديد من البشر المعاصرين ، بالإضافة إلى أربعة من أشباه البشر القديمة – ثلاثة إنسان نياندرتال من أجزاء مختلفة من العالم ، وواحد من دينيسوفان. (كان لدى الأربعة متغير GHRd3.)

حقق الفريق أيضًا في وظائف GHRd3 الحديثة. على سبيل المثال ، وجد الباحثون أن متغير GHRd3 كان مرتبطًا بنتائج أفضل في مجموعة من الأطفال الذين عانوا ونجوا من سوء التغذية الحاد.

بالإضافة إلى ذلك ، دعمت الدراسات التي أجريت على الفئران فكرة أن GHRd3 يساعد في تنظيم استجابة الجسم لندرة الغذاء. ووجدت الدراسة أن ذكور الفئران المصابة بالمتغير لديها بعض أوجه التشابه البيولوجي مع الفئران التي قللت من الوصول إلى الغذاء – وهي سمات قد تكون مفيدة في النجاة من الإجهاد الغذائي.

وعندما وضع العلماء ذكور الفئران التي تحتوي على GHRd3 على نظام غذائي منخفض السعرات الحرارية ، كانت الحيوانات أصغر بعمر شهرين من نظيراتها التي لا تحتوي على البديل. قد يكون هذا مفيدًا في أوقات الإجهاد الغذائي ، حيث تحتاج الأجسام الصغيرة إلى طعام أقل. نظرًا لأن تأثيرات GHRd3 لم تكن بارزة في الإناث ، فقد انتهى الأمر بذكور وإناث الفئران الحاملة للمتغير بالحجم نفسه عندما كانوا يتبعون نظامًا غذائيًا منخفض السعرات الحرارية (عادةً ، يكون الذكور أكبر بكثير من الإناث).

“تشير دراستنا إلى التأثيرات الخاصة بالجنس والبيئة لمتغير جيني شائع. في الفئران ، لاحظنا أن Ghrd3 يؤدي إلى نمط تعبير” شبيه بالإناث “لعشرات الجينات في كبد الذكور في ظل تقييد السعرات الحرارية ، مما قد يؤدي إلى إلى تقليل الحجم الملحوظ “، كما يقول سايتو.

“الإناث ، الأصغر حجمًا بالفعل ، قد يعانين من عواقب تطورية سلبية إذا فقدن وزن الجسم. وبالتالي ، فإن فرضية معقولة ومثيرة للاهتمام أيضًا أن المتغير الجيني الذي قد يؤثر على الاستجابة للإجهاد الغذائي قد تطور بطريقة خاصة بالجنس ، “مو يقول.

يقول ريسينديز: “على الرغم من انتشاره بين البشر ، إلا أن هذا الحذف الجيني الفريد لم يُلاحظ في أي نوع حي آخر”. “هذا يجعل من الصعب الدراسة. ومع ذلك ، فإن التقدم العلمي يمنحنا الآن القدرة على تحرير الجينوم بطريقة مستهدفة. وهذا سمح لنا بتوليد نموذج فأر يحتوي على الحذف حتى نتمكن من مراقبة آثاره عن كثب بطريقة مضبوطة.”

يقول جوكومين: “إنه وقت مثير لإجراء بحث حول التطور البشري ، حيث أصبح من الممكن الآن دمج البيانات من الجينوم القديم ، وتقنيات تحرير الجينات ، والأساليب الرياضية المتقدمة لإخبار القصة البشرية بكل مجدها الفوضوي”.

بالإضافة إلى Gokcumen و Mu و Resendez و Saitou ، شمل مؤلفو الدراسة G. Ekin Atilla-Gokcumen و Apoorva Pradhan في قسم الكيمياء UB. Fuguo Wu في قسم طب وجراحة العيون في جامعة بافالو ؛ ناتاشا لاي ونانسي هول في كلية بايلور للطب ؛ Qihui Zhu في مختبر جاكسون للطب الجيني. تشارلز لي في مختبر جاكسون للطب الجيني والمستشفى الأول التابع لجامعة Xi’an Jiaotong ؛ لورا رينهولت وجاري تشرشل في مختبر جاكسون في بار هاربور ؛ يوكو ساتا في SOKENDAI ؛ ليو سبيديل من جامعة كوليدج لندن ومعهد فرانسيس كريك ؛ شيغيكي ناكاجومي من كلية ترينيتي في دبلن ؛ ونيل هانشارد في المعهد القومي لبحوث الجينوم البشري.

تم دعم البحث من قبل مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية. مؤسسة BrightFocus ؛ المعهد الوطني للعيون والمعهد الوطني للشيخوخة ، وكلاهما جزء من المعاهد الوطنية الأمريكية للصحة ؛ برنامج التعلم التعاوني والتوجيه المتكامل في العلوم البيولوجية (CLIMB) في جامعة بافالو ؛ مؤسسة دوريس ديوك الخيرية ؛ ووزارة الزراعة الأمريكية دائرة البحوث الزراعية؛ أول مستشفى تابع لجامعة Xi’an Jiaotong ؛ وزمالة السير هنري ويلكوم.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *