Bulgular, insanların bu kadar büyük beyinleri nasıl geliştirdiğinin daha büyük resmine katkıda bulunuyor.

Naturetoday1’de yayınlanan bir rapora göre, insanlara özgü bir genetik kod parçası almak ve onu farelere yerleştirmek, hayvanların normalden daha büyük beyinler geliştirmesine yardımcı oluyor.

Kod dilimi – belirli genlerin ifadesini artırmak için bir kadran gibi davranan bir DNA gerineği – nöron haline gelen hücrelerin üretimini artırarak fare beyninin dış katmanını genişletti. Bulgu, insanların primat akrabalarına kıyasla bu kadar büyük beyinleri nasıl geliştirdiğini kısmen açıklayabilir.

San Francisco, Kaliforniya’daki Gladstone Veri Bilimi ve Biyoteknoloji Enstitüsü’nde biyoinformatik araştırmacısı olan Katherine Pollard, bu çalışmanın insan beyni gelişiminin arkasındaki genetik mekanizmaları çözmeye çalışan önceki çalışmalardan daha derine indiğini söylüyor. “Hikaye çok daha eksiksiz ve inandırıcı,” diyor.

Beyin genişletici
İspanya’nın Barselona kentindeki Hospital del Mar Tıbbi Araştırma Enstitüsü’nde genomik okuyan bir sinirbilimci olan Gabriel Santpere Baró, insan beyninin nasıl bu kadar büyük ve karmaşık bir gizem olmaya devam ediyor, diyor. “Evrim sırasında şempanzelerden ayrıldığımızdan bu yana insan beyninin boyutunun nasıl üç katına çıktığına dair hala kesin bir cevabımız yok” diyor.

Önceki çalışmalar2,3, memeliler arasında korunmuş, ancak evrimsel olarak şempanzelerden ayrıldıktan sonra insanlarda hızlı bir değişim geçiren genomun kısa parçaları olan insan hızlandırılmış bölgelerinin (HAR’ler) beyin gelişimine ve büyüklüğüne önemli katkıda bulunabileceğini ima etmiştir. Ancak, Kuzey Carolina, Durham’daki Duke Üniversitesi’nde gelişimsel nörobiyolog olan çalışmanın ortak yazarı Debra Silver, HAR’ların beyin oluşturma etkilerinin altında yatan kesin mekanizmaların henüz ortaya çıkarılmadığını söylüyor.

Daha net bir resim oluşturmak için Silver ve meslektaşları, on yıl önce keşfettikleri HARE5 adlı bir HAR’ı yakınlaştırdılar4. Farelerde, bu DNA parçasının, nöral hücrelerin gelişimi ve büyümesinin arkasındaki büyük oyunculardan biri olan Fzd8 geninin ekspresyonunu artırdığı bilinmektedir. Araştırma ekibi, HARE5’in fareler, şempanzeler ve insanlar üzerindeki etkilerini karşılaştırdı.

Araştırmacılar, hayvanların kendi versiyonu yerine HARE5’in bir insan versiyonunu canlı farelere dönüştürdüklerinde, hayvanların beyinleri yetişkin olduklarında mühendisliksiz farelerden %6,5 daha büyük hale geldi. Beyin arttırıcı güçlendirici, sonunda nöronlara ve diğer beyin hücrelerine dönüşen radyal glia adı verilen nöral kök hücrelerde en aktifti. İnsan HARE5, glia’nın bölünmesini ve çoğalmasını artırdı ve hücreler, HARE5’in fare versiyonunun etkisi altında olduklarından daha fazla nöron üretmeye devam etti.

Silver, daha büyük beyinler yetiştiren farelerin bilişte mi yoksa hafızada mı bir artışa sahip olduğunu şimdiye kadar belirsiz olduğunu söylüyor.

Küçük değişiklikler, büyük farklılıklar
İnsan HARE5’i şempanze versiyonundan farklı kılan şeyi arayan Silver ve meslektaşları dört genetik mutasyon belirledi; her biri hem şempanzeyi hem de insan hücresi çoğalmasını güçlendirdi.

Daha sonra, araştırmacılar HARE5’in sinir hücrelerinin üretimini nasıl şekillendirdiğine bakmak için laboratuvar kaplarında minyatür 3D model insan beyinleri veyaorganoidler yarattılar. Şempanze HARE5 içeren organoidler, insan HARE5 içerenlerden daha az radyal glial hücre yetiştirdi ve glial hücreler de daha az gelişmişti. Silver, ekibin ayrıca HARE5’in nöral kök hücrelerin büyümesini yönlendiren önemli bir sinyal yolunu güçlendirdiğini ve bunun da genetik güçlendiricinin insan beyninin boyutunu ve karmaşıklığını artırmadaki rolünü ilerlettiğini bulduğunu söylüyor.

Santpere Baró, gelecekteki çalışmaların, insan beyninin gelişimi ve evrimindeki rollerinin daha büyük bir resmini oluşturmak için HARE5’in etkilerinin insanlardaki diğer 3.000 kadar HAR’ınkilerle nasıl birleştiğini ve etkileşime girdiğini araştırması gerektiğini söylüyor. “Onlar hala kazmaya devam etmemiz gereken genetik bir hazineyi temsil ediyorlar” diye ekliyor.

Silver ve meslektaşları, farklı HAR’ların birlikte nasıl çalıştığını incelemek için şimdiden yöntemler geliştiriyorlar. “İnsan beynini olduğu gibi yapmak için kritik olan birçok farklı mekanizma var” diyor.

Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsiniz.