Sakelar genetik ini membedakan kita dari kera – bagian pengatur DNA mungkin telah menjadikan kita manusia

Biasanya manusia: Para ilmuwan telah mengidentifikasi wilayah genom yang mungkin bertanggung jawab atas adaptasi manusia yang unik. Bagian DNA yang disebut HAQER (Human Ancestor Rapid Evolution Regions) mengontrol pembacaan gen penyandi protein, dan dengan demikian berkontribusi pada perkembangan otak, sistem pencernaan, dan sistem kekebalan tubuh. Itu berevolusi tak lama setelah garis keturunan manusia dan simpanse terpisah. HAQERS tidak hanya membawa manfaat, tetapi juga penyakit.

Kita manusia membedakan diri kita dari kerabat primata terdekat seperti simpanse atau gorila. Tetapi penyebab genetik dari karakteristik “manusia biasa” kita hanyalah permulaan berkeping-keping Lebih jelas – juga karena hampir tidak ada perbedaan dalam gen penyandi protein untuk kera besar. Di sisi lain, semakin banyak bukti bahwa perubahan kritis terjadi pada bagian non-protein-coding dari genom kita – bagian yang lama dianggap pasif.”DNA yang tidak diinginkanterapan.

perubahan kilat

Sebuah tim yang dipimpin oleh Riley Mangan dari Duke University di AS juga telah mencari jejak evolusi kita di bagian non-coding genom kita ini. Sampai saat ini, sekuens DNA yang tetap stabil untuk waktu yang lama, tetapi kemudian berubah dengan cepat pada nenek moyang kita, dianggap sangat menjanjikan. “Diasumsikan bahwa percepatan evolusi molekuler seperti itu mencerminkan perubahan dalam seleksi,” para peneliti menjelaskan.

Sebaliknya, Mangan dan rekannya kini juga melihat wilayah genom yang telah mengalami perubahan dinamis. Mereka menjelaskan bahwa “banyak ciri unik anatomi manusia, termasuk ukuran otak, proporsi anggota badan, atau anatomi wajah, tidak konsisten bahkan pada spesies non-manusia.” Dengan menggunakan sekuensing throughput tinggi dan perbandingan genom, mereka mencari fragmen DNA di wilayah genom yang berubah sangat cepat setelah garis keturunan simpanse dan manusia berpisah sekitar 7,5 juta tahun yang lalu.

kuyu dalam genom kita

Bahkan, para peneliti mampu mengidentifikasi lebih dari 1.500 partisi tersebut. Mereka dijuluki HAQER (diucapkan “Peretas”), yang merupakan singkatan dari Hominid Rapid Evolution Regions. Seperti yang mereka laporkan, bagian DNA ini termasuk yang paling cepat berkembang dalam genom manusia. Tapi kapan perkembangan besar ini terjadi? Dalam konteks evolusi manusia sebelumnya atau awal? Atau sudah terpisah dari simpanse?

Untuk memverifikasi ini, Mangan dan rekannya mengumpulkan 13 urutan paling bermakna dari HAQER mereka dan membandingkannya dengan genom NeanderthalDan orang DenisovSimpanse dan genom yang direkonstruksi dari nenek moyang bersama manusia dan simpanse.

Hasilnya: HAQER berevolusi setelah garis keturunan keluarga kita terpisah dari simpanse, tetapi sebelum kita, pada gilirannya, terpisah dari Denisovans dan Neanderthal. Ini berarti bahwa spesies manusia pra dan purba lainnya juga memiliki urutan ini.

Penyetelan halus otak dan usus

Tapi apa fungsi dari urutan HAQER? Para ilmuwan menggambarkan mereka sebagai bagian pengatur DNA yang bertindak sebagai semacam saklar. Mereka tampaknya mengaktifkan gen secara khusus. Mereka hanya melakukan ini pada jenis sel tertentu dan hanya pada waktu tertentu dalam perkembangannya. Atau bahkan jika lingkungan berubah dalam beberapa hal, rekan Mangan, Craig Lowe, menjelaskan. HAQER telah menambahkan beberapa sakelar genetik ke sistem operasi manusia yang sebelumnya tidak ada.

Seperti yang diungkapkan oleh analisis terperinci, sakelar genetik ini terutama digunakan dalam pengembangan otak manusia, sistem pencernaan, dan bagian dari sistem kekebalan. Sakelar genetik memungkinkan kita melakukan penyetelan khusus yang dengannya kita dapat beradaptasi secara khusus untuk mengubah pengaruh lingkungan.

HAQER sebagai pemicu penyakit khas manusia

Tapi bagaimana yang tercela itu muncul? Biasanya, ada dua penjelasan umum untuk munculnya wilayah genomik dengan cepat: apakah itu muncul sebagai hasil mutasi lokal, atau sangat bermanfaat bagi spesies yang bertahan selama seleksi alam. Dalam urutan DNA yang sekarang dijelaskan, para ilmuwan menemukan bukti untuk kedua penjelasan tersebut, “menunjukkan bahwa kombinasi dari dua kekuatan ini membentuk wilayah genom manusia yang paling berbeda.”

Dengan menjadikan kita manusia, HAQER tidak hanya memberi kita karakteristik positif seperti otak besar, tetapi juga menciptakan dasar untuk penyakit khas manusia, demikian keyakinan para peneliti. Ini dapat mencakup tekanan darah tinggi, depresi unipolar dan bipolar, dan skizofrenia.

Menurut Mangan dan rekannya, meskipun semua manusia memiliki rangkaian HAQER yang sangat mirip, ada beberapa perbedaan, “dan kami dapat menunjukkan bahwa varian ini cenderung dikaitkan dengan penyakit tertentu,” kata Lowe. Persis seperti apa asosiasi ini mungkin menjadi titik penelitian lebih lanjut. (Sel, 2022; doi: 10.1016/j.cell.2022.10.016)

Sumber: Universitas Duke

5 Desember 2022

-Anna Manz