قفل تکامل مغز باز شد: بیش از 100 ژن که انسان را منحصر به فرد می کند
قفل تکامل مغز باز شد: بیش از 100 ژن که انسان را منحصر به فرد می کند -محققان دانشگاه تورنتو بیش از 100 ژن را کشف کرده اند که به طور منحصر به فرد در مغز انسان تکامل یافته اند و بینشی در مورد توانایی های شناختی ما ارائه می دهند.
این مطالعه، با استفاده از تجزیه و تحلیل تک سلولی، به اطلس سلول انسانی کمک می کند و دیدگاه های جدیدی را در مورد تکامل مغز و اختلالات مرتبط ارائه می دهد.
محققان 139 ژن را یافتند که در بین موجودات اولیه مشترک است اما در بیان آنها در مغز انسان بسیار متفاوت است.
یک تیم بین المللی به رهبری محققان دانشگاه تورنتو بیش از 100 ژن را کشف کرده است که در مغز پستانداران مشترک است اما تنها در انسان دچار واگرایی تکاملی شده است – و می تواند منبعی از توانایی شناختی منحصر به فرد ما باشد.
محققان به سرپرستی دانشیار جسی گیلیس از مرکز تحقیقات سلولی و بیومولکولی دانلی و گروه فیزیولوژی دانشکده پزشکی دانشگاه تی، دریافتند که این ژن‌ها در مغز انسان‌ها در مقایسه با چهار تن از خویشاوندان ما متفاوت بیان می‌شوند. شامپانزه ها، گوریل ها، ماکاک ها و مارموست ها.
یافته‌های منتشر شده در Nature Ecology & Evolution نشان می‌دهد که کاهش فشار انتخابی یا تحمل جهش‌های از دست دادن عملکرد ممکن است به ژن‌ها اجازه داده باشد که ظرفیت شناختی سطح بالاتری را به خود اختصاص دهند.
این مطالعه بخشی از Human Cell Atlas است، یک ابتکار جهانی برای نقشه برداری از تمام سلول های انسانی برای درک بهتر سلامت و بیماری.
مطالعه تطبیقی مغز موجودات اولیه
گیلیس می‌گوید: «این تحقیق به درک ما از تفاوت‌های مغز بین انسان‌ها و دیگر پستانداران در سطح سلولی کمک می‌کند، اما همچنین منجر به ایجاد پایگاه‌داده‌ای شد که می‌توان از آن برای توصیف بیشتر شباهت‌ها و تفاوت‌های ژنتیکی بین پستانداران استفاده کرد.»
این تیم که شامل محققان آزمایشگاه Cold Spring Harbor و موسسه علوم مغز آلن در ایالات متحده است، بر اساس تجزیه و تحلیل تک سلولی، یک نقشه مغزی برای هر گونه پستانداران ایجاد کردند، روشی نسبتاً جدید که توالی ژنتیکی خاص تری را نسبت به روش های استاندارد امکان پذیر می کند.
آنها از مجموعه داده های شبکه سرشماری سلولی ابتکاری مغز (BICCN) که از نمونه های گرفته شده از شکنج گیجگاهی میانی مغز ایجاد شده بود، استفاده کردند.
بینش در مورد تکامل شناختی
در مجموع، این تیم 139 ژن را یافت که در بین گروه‌های نخستی‌ها مشترک است، اما در بیان آنها در مغز انسان بسیار متفاوت است.
این ژن‌ها توانایی قوی‌تری برای مقاومت در برابر جهش‌ها بدون تأثیرگذاری بر عملکردشان نشان دادند، که نشان می‌دهد ممکن است تحت فشار انتخابی آرام‌تر تکامل یافته باشند.
همسینی سورش، نویسنده اول این مطالعه و یکی از همکاران پژوهشی در مرکز دانلی، گفت: «ژن‌هایی که در انسان‌ها از هم جدا شده‌اند باید در برابر تغییر تحمل کنند.
“این به عنوان تحمل جهش های از دست دادن عملکرد ظاهر می شود و به نظر می رسد اجازه می دهد تا تغییرات سریع تکاملی در مغز انسان ایجاد شود.”
عملکرد شناختی بالاتر ما ممکن است ناشی از تکامل تطبیقی سلول‌های مغز انسان به تعداد زیادی جهش کمتر تهدید کننده در طول زمان باشد.
همچنین شایان ذکر است که حدود یک چهارم ژن‌های واگرا از انسان شناسایی شده در این مطالعه با اختلالات مغزی مختلف مرتبط هستند.
انواع سلول های مغز و بیان ژن
ژن‌های واگرا که محققان شناسایی کردند در 57 نوع سلول مغزی یافت می‌شوند که بر اساس نورون‌های بازدارنده، نورون‌های تحریک‌کننده و غیر نورون‌ها دسته‌بندی می‌شوند.
یک چهارم از ژن‌ها فقط در سلول‌های عصبی که ماده خاکستری نامیده می‌شوند، متفاوت بیان می‌شوند و نیمی از آنها فقط در سلول‌های گلیال، که ماده سفید هستند، به طور متفاوت بیان می‌شوند.
ماده خاکستری در مغز از نورون ها تشکیل شده است، در حالی که ماده سفید از انواع سلول های دیگر، از جمله سلول هایی که مسئول عروق و عملکرد سیستم ایمنی هستند، تشکیل شده است.
گسترش اطلس سلول انسان
این مطالعه بخشی از ابتکار BICCN برای شناسایی و فهرست‌بندی انواع سلول‌های مختلف در مغز انسان‌ها و سایر گونه‌ها است.
در سال 2021، کنسرسیوم یک سرشماری جامع از انواع سلول‌ها در قشر حرکتی اولیه موش، میمون و انسان در مجله نیچر منتشر کرد.
این ابتکار با مطالعه انتقال عصبی و ارتباطات در بهترین وضوح، تکامل مغز را روشن می کند.
مطالعات تکاملی و بیماری
سورش گفت: “حدود 570000 سلول در اطلس تک سلولی متقابل اولیای شکنج میانی گیجگاهی وجود دارد.”
«تعریف فهرستی از انواع سلول‌های مشترک در این ناحیه از مغز، چارچوبی برای کاوش در حفظ و واگرایی معماری سلولی در سراسر تکامل پستانداران فراهم می‌کند.
ما می توانیم از اطلاعات به دست آمده برای مطالعه تکامل و بیماری به شیوه ای هدفمندتر استفاده کنیم.
