Ο λόγος που οι άνθρωποι δεν έχουν πια… ουρά: Η μετάλλαξη στο γονίδιο TBXT και η «σκοτεινή ύλη»

Νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature, ανακάλυψε τη μοναδική μετάλλαξη στο DNA που συνδέεται με την εξαφάνιση των προγονικών ουρών.

Αυτή η μετάλλαξη βρίσκεται στο γονίδιο TBXT, το οποίο παίζει ρόλο στη ρύθμιση του μήκους της ουράς στα ζώα με ουρά.

Το ταξίδι προς αυτή την ανακάλυψη ξεκίνησε όταν ο Μπο Ξία, ο κύριος συγγραφέας της μελέτης, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης και τώρα κύριος ερευνητής στο Broad Institute, τραυματίστηκε στην ουρά του, στο τέλος της μέσης του και ενδιαφέρθηκε για την εξελικτική του προέλευση.

Ο Ιτάι Γιανάι, επιστημονικός διευθυντής των Εργαστηρίων Εφαρμοσμένης Βιοπληροφορικής στο NYU Langone Health και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, επαίνεσε την καινοτόμο προοπτική του Ξία, σημειώνοντας: «Ο Μπο είναι πραγματικά μια ιδιοφυΐα επειδή εξέτασε κάτι που χιλιάδες άνθρωποι είχαν εξετάσει πριν, αλλά είδε κάτι διαφορετικό».

Για εκατομμύρια χρόνια, οι γενετικές αλλαγές καθοδηγούν την εξέλιξη των ζώων, που κυμαίνονται από ανεπαίσθητες αλλοιώσεις έως πιο περίπλοκες τροποποιήσεις.

Ένας τέτοιος μηχανισμός περιλαμβάνει στοιχεία Alu, επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες DNA μοναδικές για τα πρωτεύοντα, οι οποίες μπορούν να εισαγάγουν μεταβλητότητα εισάγοντάς τες στο γονιδίωμα.

«Σκοτεινή ύλη»

Στην τελευταία μελέτη, οι ερευνητές εντόπισαν δύο στοιχεία Alu μέσα στο γονίδιο TBXT, αποκλειστικά για τους μεγάλους πιθήκους, τα οποία απουσιάζουν από τους πιθήκους.

Είναι ενδιαφέρον ότι αυτά τα στοιχεία βρίσκονται σε ιντρόνια, τμήματα DNA που πλαισιώνουν εξόνια που παραδοσιακά θεωρούνταν μη λειτουργική «σκοτεινή ύλη».

Ωστόσο, όταν το γονίδιο TBXT παράγει RNA, η επαναλαμβανόμενη φύση των αλληλουχιών Alu τις αναγκάζει να συνδεθούν μεταξύ τους, με αποτέλεσμα την αφαίρεση ενός ολόκληρου εξονίου κατά τη διάρκεια της συρραφής RNA.

Πειράματα που αφορούσαν την εισαγωγή αυτών των στοιχείων Alu σε ποντίκια αποκάλυψαν απώλεια ουρών, αντικατοπτρίζοντας την εξελικτική μετάβαση που παρατηρήθηκε σε ανθρώπους και πιθήκους.

Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτό το εύρημα υποστηρίζει την υπόθεση ότι η απώλεια ουράς διευκόλυνε την εξέλιξη του διποδισμού στους ανθρώπους.

Επιπλέον, ποντίκια με κομμένες ουρές εμφάνισαν υψηλότερη συχνότητα εμφάνισης δισχιδούς ράχης, ενός ελαττώματος του νευρικού σωλήνα, ρίχνοντας φως στις πιθανές ακούσιες συνέπειες της ανεπάρκειας TBXT.

Ο Γιανάι εξέφρασε έκπληξη για τις εκτεταμένες επιπτώσεις της ανακάλυψής τους, σχολιάζοντας: «Τώρα περπατάμε στα δύο πόδια.

Και εξελίξαμε έναν μεγάλο εγκέφαλο και χρησιμοποιούμε τεχνολογία, όλα από ένα εγωιστικό στοιχείο που πηδάει στο ιντρόνιο ενός γονιδίου. Είναι εκπληκτικό για μένα».

Αυτή η πρωτοποριακή αποκάλυψη όχι μόνο εμβαθύνει την κατανόησή μας για την εξελικτική βιολογία, αλλά ανοίγει και νέους δρόμους για την γονιδιωματική ανάλυση, καθώς εναλλακτικοί μηχανισμοί συρραφής μπορεί να αποτελούν τη βάση διαφόρων εξελικτικών αλλαγών στα χαρακτηριστικά.