Implantovaný špecifický ľudský gén spôsobil v organizmoch myší viditeľné zmeny vo vokalizácii.
Keď výskumníci myšiam umelo implantovali ľudský variant NOVA1, ich zvukový prejav začal znieť inak. Zdroj: iStockphotos.com. Autor: Evgenyi_Eg
Gén s názvom NOVA1 (I197V) je pre ľudský druh pozoruhodne jedinečný. Zatiaľ čo prakticky všetky ostatné cicavce majú vo svojom genetickom kóde rovnaký variant NOVA1, v ľudskej verzii je vidieť jedinú zmenu aminokyseliny. Na tému upozornil portál Science Alert.
Podľa výskumníkov z Rockefellerovej univerzity a Laboratória Cold Spring Harbor v New Yorku mohla táto jemná odlišnosť zohrať rozhodujúcu úlohu v pôvode hovoreného jazyka, v expanzii a prežití Homo sapiens. Dokonca ani neandertálci a denisovania nemali rovnaký variant, čo znamená, že sa musel vyvinúť v posledných státisícoch rokov po tom, čo sa náš druh oddelil od týchto vyhynutých príbuzných.
Ďalšie príbuzné jazykové gény, ako napríklad FOXP2, ktoré tiež spôsobujú, že myši pískajú inak, sa nachádzajú v DNA neandertálcov. Takže aj keď pravdepodobne tiež prispeli k vzniku ľudského jazyka, nemusia byť zodpovedné za náš nedávny evolučný úspech.
„Dalo by sa povedať, že NOVA1 je gén ľudského jazyka, aj keď zrejme ide len o jednu z mnohých genetických zmien špecifických pre človeka,“ povedal neuroonkológ Robert Darnell, ktorý sa tomuto výskumu venuje už vyše 30 rokov.
Čo spôsobil ľudský gén v myšiach
Keď Darnell a jeho tím umelo implantovali ľudský variant NOVA1 myšiam, zistili, že hlodavce začali pískať inak. Dospelé živočíchy aj mláďatá stále vydávali rovnaké množstvo zvuku, ale ich vokalizačné vzorce sa zmenili.
V porovnaní s obyčajnými myšami geneticky modifikované mláďatá vydávali ultrazvukové pískanie s vyššou frekvenciou. Ich volanie neupútalo pozornosť matky o nič viac ako volanie kontrolného šteniatka, ale tieto zvuky môžu naznačovať zvýšený pokus o sociálnu interakciu, aj keď neúspešnú.
Zvuky s vyššou frekvenciou používajú aj dospelé samce myší počas dvorenia z podobných dôvodov. Keď boli dospelé samce myší geneticky upravené ľudským variantom NOVA1, ich pískanie počas dvorenia nebolo vyššie ako pri mláďatách. Namiesto toho ich vokalizácie zahŕňali zložitejšie „slabiky“. „Hovorili inak ako samice myší,“ vysvetlil Darnell. „Môžeme si teda predstaviť, aký mohli mať takéto zmeny vo vokalizácii vplyv na evolúciu.“
Geneticky modifikované mláďatá vydávali ultrazvukové pískanie s vyššou frekvenciou. Zdroj: iStockphotos.com. Autor: Lucy__Lucy
Prečo myši znejú inak
To, prečo myši znejú inak s ľudským variantom NOVA1, je záhadou, ktorú Darnell a jeho kolegovia chcú vyriešiť. Tím má podozrenie, že ľudský variant spôsobuje molekulárne posuny v niektorých častiach vyvíjajúceho sa mozgu hlodavcov, či už ide o hlasové dráhy stredného mozgu a mozgového kmeňa, alebo o nedávno vyvinuté oblasti v kôre, ktoré riadia výšku a frekvenciu.
Gén NOVA1 je známy ako hlavný génový regulátor, pretože počas vývoja ovplyvňuje viac ako 90 percent iných ľudských génov.
NOVA1 kóduje proteín nazývaný Nova-1, ktorý dokáže vyrezať a preusporiadať časti messengerovej RNA (mRNA), keď sa naviaže na neuróny. To mení spôsob, ako mozgové bunky syntetizujú proteíny, čo pravdepodobne vytvára molekulárnu diverzitu v centrálnom nervovom systéme.
Pozrite si
Prekvapujúci moment vo vede
Keď Darnell a jeho tím „poľudštili“ myši variantom NOVA1, zistili molekulárne zmeny v zostrihu RNA pozorované v mozgových bunkách, najmä v oblastiach spojených s hlasovým správaním.
„Pomysleli sme si: vau. To sme nečakali,“ povedal Darnell. „Bol to jeden z tých skutočne prekvapujúcich momentov vo vede.“
Predpokladá sa, že NOVA1 pomáha regulovať učenie sa u ľudí a mutácie v tomto géne môžu spôsobiť závažné psychické poruchy a abnormality v motorickom vývoji. Jeho úloha vo vývoji reči sa ešte len začína objavovať. V tomto kontexte existuje mnoho hypotéz a možností.
„Naše údaje ukazujú, že populácia predkov moderných ľudí v Afrike vyvinula ľudský variant NOVA1, ktorý sa potom stal dominantným, možno preto, lebo poskytoval výhody súvisiace s hlasovou komunikáciou,“ načrtol Darnell. „Táto populácia potom opustila Afriku a rozšírila sa po celom svete.“
Zdroj: Science Alert, Nature Communications, Rockefeller University
(LDS)
