מחקר חדש על כלבים מצא שלמבנה המרחבי של הכרומטין יש תפקיד משמעותי באבולוציה של התנהגות חברתית. כרומטין, הצורה הקומפקטית של ה-DNA, לא רק אורז חומר גנטי אלא גם ממלא תפקיד מכריע בוויסות הגנים. מחקר זה מדגים שגם הרצף הליניארי של ה-DNA וגם התצורה התלת מימדית שלו קשורים להתנהגות ידידותית שעוצבה על ידי ביות כלבים, ומספקים תובנות חדשות לגבי המנגנונים המולקולריים העומדים בבסיס התכונות החברתיות.
תכונות התנהגותיות כמו חברותיות מושפעות מגנים רבים, אינטראקציות ביניהם, גורמים סביבתיים וחוויות חיים אינדיבידואליות.
מכיוון שקשה לזהות את ההשפעה של גן בודד, הוא עלה לכותרות כאשר בשנת 2017, ד"ר ברידג'ט פון הולדט, פרופסור באוניברסיטת פרינסטון, והצוות שלה זיהו אלמנטים ספציפיים בגן GTF2I בכלבים, הקשורים לתסמונת וויליאמס-ביורן ( WB) בבני אדם, מאופיין בחברותיות יתר, ידידותיות קיצונית וחריגות גולגולתיות. הממצאים הצביעו על כך שהבחירה בידידות מוגברת אצל כלבים הייתה כרוכה בשינויים בגן GTF2I.
"גן זה ממלא תפקיד בהתפתחות עצבית ובמסלולים הקשורים לחרדה וחברותיות והוא ככל הנראה גורם מכריע בהתנהגות הידידותית המעוצבת על ידי ביות. במחקר הנוכחי שלנו, מטרתנו לחקור כיצד וריאנטים גנטיים משפיעים על המבנה התלת-ממדי של ה-DNA המכיל הגן הזה", אומר vonHoldt, המחבר הראשי של הפרסום ב BMC Genomics. "לגן GTF2I יש כמה וריאנטים, כאשר הווריאציה העתיקה, דמוית זאב, נמצאת בשלושה מתוך עשרה פרטים. היינו סקרנים כיצד הווריאציות העתיקות והמודרניות יותר משפיעות בדיוק על תפקוד הגנים". וריאנטי הגנים מקורם ברטרוטרנספוזונים, שהם מרכיבי DNA ניידים המכפילים את עצמם.
החוקרים בחנו קטע אינטרוני של הגן, שאינו מייצר תוצר גן, אך משפיע ככל הנראה על כרומטין; קומפלקס ה-DNA והחלבונים המרכיבים את הכרומוזומים; המבנה המרחבי וגורם להבדלים בביטוי הגנים.
הם הסתמכו על דגימות רקמת מוח מכלבים שסופקו על ידי בנק המוח והרקמות הכלבים של אוניברסיטת ELTE בבודפשט.
"דגימות גזע המוח נאספו מכלבי מחמד שהורדו מסיבות רפואיות ונתרמו למחקר. כללנו רק כלבים ללא מחלות קשות במערכת העצבים", מסבירה ד"ר אניקו קוביניי, ראש המחלקה לאתולוגיה ב-ELTE, שהקימה את הבנק יחד עם הגנטיקאי ד"ר. סארה סנדור והווטרינר ד"ר קלמן צ'ייברט ומתחזקים אותו עם מענקים מהאקדמיה ההונגרית למדעים. "הגן הנבדק מווסת את הביטוי של גנים אחרים, ולכן הביטוי שלו צפוי בכל המוח".
המחקר מצא שהווריאציות העתיקות והמודרניות של GTF2I משפיעות בצורה שונה על צורת לולאת הכרומטין.
"מקטעי DNA רגולטוריים חדשים הנגרמים על ידי החדרות רטרוטרנספוזון מסולקים בדרך כלל מהגנום. מעניין שבתוך אינטרון של הגן GTF2I, גנום הזאב הקדום שותף במידה רבה למקטע המוחדר, בעוד שהגנום המודרני של הכלב דוחה אותו. הנוכחות או ההיעדר של רטרוטרנספוזון זה קשור למבנה כרומטין תלת-ממדי ב-GTF2I, עם השפעות אפשריות במורד הזרם על מסלולים המסדירים את המטריצה החוץ-תאית וחבור GTF2I. זה דומה למקרה של בני אדם, שבו לחולי WB רבים יש הפרעות בגולגולת-פנים המוסברת על ידי תוספת. אנומליות מטריצה תאית ושינוי בתפקוד GTF2I בעיקרו של דבר, אנו מדווחים על התכנסות מולקולרית משוערת בין התנהגות היפר-חברתית בכלבים לבין תסמונת וויליאמס-ביורן האנושית", מדגישה ד"ר דריטי טנדון, הכותבת הראשונה של המחקר.
כאשר מינים מסוימים משמרים את אותה מוטציה בעוד שאחרים לא – כפי שניתן לראות בהבדל בין זאבים לכלבים – ההשפעה הרגולטורית כנראה משמעותית מבחינה אבולוציונית. בהיעדר רטרוטרנספוזונים, לולאת DNA הקיימת בזאבים אינה נוצרת בכלבים, מה שעשוי להסביר חלק מההבדלים בפרופילים הנוירוקוגניטיביים ומכאן התנהגויות חברתיות בין שני המינים.
החוקרים מקווים שתוצאותיהם ידגישו שלא רק רצף הבסיס הגנומי, אלא גם המבנה התלת-ממדי שלו, משפיע על ההתנהגות.
