นักวิจัยพบ ดีเอ็นเอขยะ อาจกระตุ้นกุญแจการเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการในนิ้วโป้งและเท้า

นักวิจัยพบ ดีเอ็นเอขยะ อาจกระตุ้นกุญแจการเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการในนิ้วโป้งและเท้า

         ด้วยเรามีรหัสดีเอ็นเอที่ยาว 3 พันล้านรหัส รวมกับโปรตีนเป็นจีโนมมนุษย์ นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเยลได้ค้นพบดีเอ็นเอจำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการของแขนขามนุษย์ ที่ทำให้เราควบคุมเครื่องมือหรือเดินได้ตรง

 

ลำดับดีเอ็นเอที่ทำให้เกิดการพัฒนาอย่างรวดเร็วในจีโนมมนุษย์ขับเคลื่อนกิจกรรมของยีนที่พัฒนานิ้วมือ ข้อมือและศอกในหนู รูปจาก sciencedaily

        ผลจากการเปรียบเทียบการวิเคราะห์มนุษย์ ลิงชิมแปนซี ลิงซีรัสและจีโนมอื่นที่รายงานลง Science ระบุว่าการวิวัฒนาการอาจไม่ได้เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของยีน แต่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงในส่วนของจีโนม ที่เราเรียกว่า ดีเอ็นเอขยะ ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการกระตุ้นยีนที่ทำให้เกิดนิ้วโป้งและนิ้วใหญ่ ในการพัฒนาตัวอ่อนของหนู

        งานวิจัยนี้ทำให้จำแนกถึงศักยภาพของพันธุกรรมในการสร้างลักษณะที่แตก ต่างกันระหว่างมนุษย์และลิง นักวิจัยมีความสงสัยมานานในการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับ การวิวัฒนาการ แต่นี้มีความยากในการศึกษา จนกระทั้งมีการจำแนกยีนและส่วนที่ไม่ใช่ยีนออกมาได้ทั้งหมด ในหลายปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ค้นพบส่วนที่แปลออกมาเป็นโปรตีนในจีโนม ซึ่งไกลกว่าจะเป็นส่วนขยะ กลับมีส่วนที่ทำหน้าที่ควบคุมยีนให้เปิดปิดการทำงานหลายพันชิ้นในนั้น

        การวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วจากจีโนมมนุษย์ขับเคลื่อนกิจกรรมของยีนในการ พัฒนาหัวแม่มือ ข้อเท้า และข้อมือในตัวอ่อนหนู บ่งชี้ว่าลำดับดังกล่าวมีส่วนเป็นกุญแจของการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการใน แขนขามนุษย์ ซึ่งทำให้เราเดินตัวตรงและสามารถใช้เครื่องมือได้

        ส่วนที่บ่งชี้ความสำคัญทางชีววิทยา ว่าส่วนที่ไม่ได้ถูกแปลเป็นรหัสหลายที่มีความคล้ายคลึงกันคงอยู่หรือ อนุรักษ์อยู่ แม้ว่าสายพันธุ์สัตว์มีกระดูกสันหลังนั้นห่างไกลแค่ไหนก็ตาม เช่น ไก่และมนุษย์ การศึกษาในปัจจุบันบ่งชี้ว่า ส่วนที่ไม่ได้ถูกแปลรหัสที่อนุรักษ์ไว้นี้ ควบคุมยีนโดยตรงในการพัฒนาเป็นมนุษย์

        ด้วยการทำงานร่วมกับนักวิจัยที่ห้องทดลองแห่งชาติลอว์เลนส์ เบร์กเลย์ ในแคลิฟอเนีย สถาบันจีโนมในสิงค์โปร์ และสภาวิจัยการแพทย์ในอังกฤษ ค้นหาในส่วนที่ไม่ได้ถูกแปลเป็นโปรตีนที่ใหญ่มากในจีโนมมนุษย์ เพื่อค้นหาลำดับดีเอ็นเอที่ควบคุมยีน ซึ่งการทำงานอาจเปลี่ยนแปลงในระหว่างการวิวัฒนาการในมนุษย์จากบรรพบุรุษที่ เป็นลิงของเรา

        นักวิจัยมองหาลำดับดีเอ็นเอที่มีจำนวนเบสในมนุษย์ที่มากว่าสัตว์มีกระดูก สันหลัง ลำดับที่ค้นพบที่มีการพัฒนาเร็วที่สุดคือ HACNS1 ซึ่งเป็นส่วนอนุรักษ์ในสัตว์สายพันธุ์ที่มีกระดูกสันหลัง และมีการสะสมเพิ่มขึ้นเป็น 16 คู่เบสตั้งแต่มนุษย์และลิงแยกสายออกจากกันเมื่อ 6 ล้านปีก่อน ซึ่งน่าแปลกใจเป็นอย่างยิ่งจีโนมมนุษย์และลิงชิมแปนซีมีความคล้ายคลึงอย่าง มากในภาพรวม

        ด้วยการใช้ตัวอย่างหนู นักวิจัยศึกษา HACNS1 และลำดับดีเอ็นเอที่ใกล้เคียงกันในชิมแปนซีและลิงซีรัสควบคุมการแสดงออกของ ยีนในระหว่างพัฒนาได้อย่างไร ลำดับดีเอ็นเอในมนุษย์กระตุ้นการทำงานของยีนในการพัฒนาแขนขาของหนู ซึ่งแตกต่างกับในลิงชิมแปนซีและลิงซีรัส สิ่งก่อให้เกิดความสนใจในวิวัฒนาการของมนุษย์ ลำดับในมนุษย์ดังกล่าวขับเคลื่อนการแสดงออกในการของหัวแม่มือในแขน และหัวนิ้วโป้งใหญ่ในขา แต่นักวิจัยระบุหลักฐานการเปลี่ยนแปลงการทำงานของ HACNS1 อาจสามารถนำมาปรับใช้กับข้อศอก เท้า นิ้วโป้งและข้อมือในมนุษย์ได้ ซึ่งนี้เป็นการประสบความสำเร็จในมนุษย์

        อย่างไรก็ตามทีมวิจัยยังไม่รู้ว่า HACNS1 เป็นสาเหตการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนในการพัฒนาของแขนขามนุษย์หรือ HACNS1 จะสร้างส่วนพัฒนาที่คล้ายแขนขาในการทำงานโดยตรงกับจีโนมในหนู

        เป้าหมายในระยะยาวคือการหาลำดับดีเอ็นเอที่เหมือนแบบนี้และใช้โมเดลในหนู่เพื่อทดสอบกลไกทางวิวัฒนาการ

ที่มา – www.sciencedaily.com

เอกสารอ้างอิง – sciencenow.sciencemag.org