Před více než milionem let se velké části lidského genomu přeskupily. Při vzniku vajíčka, nebo spermie se odstranily, zdvojily nebo obrátily určité úseků DNA.

Vědci v nové studii dospěli k závěru, že tyto změny spustily sérii rychlých změn v DNA, které vedly k evoluci znaků typických pro moderního člověka a zejména k evoluci lidského mozku.

Matka příroda přepisovala recepty lidí

Stejně jako cenné recepty předávané z generace na generaci, také určité oblasti DNA se „matka příroda“ neodváží upravovat. Savci tak sdílejí škálu zakódovaných sekvencí, které zůstávají nedotčeny po miliony let.

Lidé jsou však v tomto živočišném klubu výjimeční. Z nějakého důvodu byly recepty dlouho uchovávané našimi dávnými předky během krátkého evolučního období přepsány.

Vědecký tým pod vedením počítačové bioložky Katie Pollardové, ředitelky Gladstoneova institutu datových věd a biotechnologie v San Francisku, v roce 2006 zjistil, že rychlou změnou prošlo 49 úseků lidské DNA. Vědci je označili zkratkou HAR, z anglického Human Accelerated Regions (lidské zrychlené oblasti), protože jsme jediným druhem, u kterého byly tyto úseky DNA přepsány tak rychle.

V nové studii, publikované v magazínu Science, Pollardová se svými spolupracovníky dospěla k závěru, že právě tyto změny, které nastaly před více než milionem let při vzniku vajíčka, nebo spermie, stály za mnoha vlastnostmi odlišujícími člověka od jeho blízkých příbuzných, jakými jsou jsou šimpanzi a bonobové. Vědci zjistili, že přepsané oblasti HAR podporují aktivitu genů spojených s vývojem mozku.

Jako když se plete (a poplete) šála

DNA našeho posledního společného předka se šimpanzi si podle Pollardové můžete představit jako dlouhou šálu omotanou kolem krku, přes jejíž vazbu se po celé délce táhnou pruhy různých barev.

A teď si představte, že se někdo pokusil uplést úplně stejnou šálu, ale nedržel se původního vzoru důsledně. Některé pruhy jsou proto užší, některé širší a některé mají barvy v jiném pořadí než originál.

„Když si tuto novou šálu omotáte kolem krku stejným způsobem jako původní, pruhy, které jsou vedle sebe, už nejsou stejné,“ upozorňuje Pollardová v magazínu Science Alert.

Stejně jako u této šály je velký rozdíl mezi lidskou a šimpanzí strukturní DNA: velké části stavebních kamenů DNA byly v lidském genomu vloženy, odstraněny nebo přeskupeny. Lidská DNA se tedy v jádře skládá jinak než DNA ostatních primátů.

Tým doktorky Pollarové zjistil, že mnoho genů v HAR je propojeno s jinými geny a působí jako enhancery, to znamená, že pohánějí postup, při kterém podle genetické informace zapsané v řetězci DNA vzniká řetězec RNA. Ribonukleová kyselina, tedy RNA, přitom zpravidla dělá prostředníka mezi genetickým materiálem a bílkovinami, které se podle ní vyrábí.

Vědci ve studii porovnávali genomy 241 druhů savců s využitím strojového učení, které si poradí s velkým množstvím dat. Identifikovali 312 HAR a zkoumali, kde se nacházejí.

Téměř třetinu nalezli v oblastech DNA, kde strukturní odchylky způsobily, že se genom se u člověka poskládal jinak než u ostatních primátů. Tým také zjistil, že okolí obsahující HAR jsou bohatá na geny, které odlišují člověka od našich nejbližších příbuzných, šimpanzů.

Mnohé HAR přitom hrají důležitou roli při vývoji mozku, ale i embrya, zejména při formování nervových drah spojených s inteligencí, čtením, sociálními dovednostmi, pamětí, pozorností a soustředěním. To jsou vlastnosti, o kterých víme, že se jimi lidé výrazně odlišují od jiných primátů.

Získáme genetický klíč k lidskosti?

Zatím přesně nechápeme, jak tyto změny ovlivnily konkrétní vývojové fáze našeho mozku. Pollardová a její tým se to ale pokoušejí zjistit.

Jejich dosavadní výzkum každopádně ukazuje, jak jedinečná, ale i nahodilá je evoluce lidského mozku.