ההצלחה האבולוציונית של המין שלנו עשויה להיות תלויה בשינויים דקים בביוכימיה המוחית שלנו לאחר שחררנו מהשושלת המובילה לניאנדרטלים ודניסובנים לפני כחצי מיליון שנה.
שניים מהשינויים הזעירים הללו המבדילים את בני האדם המודרניים מניאנדרטלים ודניסובנים משפיעים על היציבות והביטוי הגנטי של האנזים adenylosuccinate lyase, או ADSL. אנזים זה מעורב בביוסינתזה של פורין, אחד מאבני הבניין הבסיסיות של DNA, RNA ושאר ביומולקולות חשובות אחרות. במחקר שפורסם כעת ב- PNAS, חוקרים ממכון אוקינאווה למדע וטכנולוגיה (OIST), יפן והמכון מקס פלאנק לאנתרופולוגיה אבולוציונית, גילו גרמניה כי שינויים אלה עשויים למלא תפקיד חשוב בהתנהגותנו, ותורמים קטעים חדשים לפאזל הגדול של מי שאנו בני האדם אנו מגיעים.
דרך המחקר שלנו, קיבלנו רמזים לתוצאות התפקודיות של חלק מהשינויים המולקולריים המבדילים את בני האדם המודרניים מאבות אבותינו. "
ד"ר שיאנג-צ'ון ג'ו, מחבר ראשון, יחידת הגנומיקה האבולוציונית האנושית, OIST
האנזים ADSL מורכב משרשרת של 484 חומצות אמינו. הגרסאות המודרניות והאבותיות של אנזים זה נבדלות רק על ידי אחת מחומצות האמינו הללו: בעמדה 429, האלנין בצורת האבות הוחלף עם וולין במודרני. במבחנה, נצפה שינוי זה כמפחית את יציבות החלבון. הצוות הראה כעת כי בדגמי עכברים זה מתורגם לריכוזים גבוהים יותר של המצעים ש- ADSL מזרז בכמה איברים, במיוחד במוח.
בהתחשב בכך שמחסור ב- ADSL גנטי ידוע כגורם פיגור פסיכומוטורי וליקויים קוגניטיביים אצל בני אדם, החוקרים בדקו את ההשפעות ההתנהגותיות האפשריות של החלפה זו. במערך ניסיוני בו מים זמינים לעכברים בעקבות רמז חזותי או צליל, הם גילו כי עכברים נקביים עם ההחלפה ניגשים בעקביות למים בתדירות גבוהה יותר מאשר חבריהם למלטה כשהם היו צמאים, מה שמרמז כי הפעילות המופחתת של האנזים אפשרה להם להתחרות טוב יותר על משאב נדיר.
החלפת חומצות האמינו נעדרת הן בניאנדרטלים והן בדניסובנים אך נוכחת כמעט בכל בני האדם של ימינו, ומראה כי שינוי זה כנראה הופיע אצל בני אדם מודרניים לאחר שהם נפרדו מהשושלת המובילה לניאנדרטלים ודניסובנים אך לפני שהם עזבו את אפריקה. "מוקדם מדי לתרגם ממצאים אלה ישירות לבני אדם, מכיוון שמעגלי העכברים העצביים שונים בהרבה", מוסיף ד"ר ג'ו. "אבל ההחלפה אולי נתנה לנו יתרון אבולוציוני בפרט משימות ביחס לבני אדם אבות."
הצוות הבא חיפש אחר שינויים גנטיים קשורים אחרים שעשויים להשפיע על פעילות ADSL בבני אדם של ימינו. הם זיהו קבוצה של גרסאות גנטיות באזור שאינו מקודד בגן ADSL, שנמצאים לפחות ב 97% מכלל הגנום האנושי של ימינו. בדיקות סטטיסטיות הכוללות רצפים גנטיים ניאנדרטל, דניסובן, ומודרני אפריקאים, אירופאים ומזרח אסיה סיפקו הוכחות חזקות לכך שגרסאות אלה נבחרו באופן חיובי בקרב בני אדם מודרניים.
באופן מרתק, החוקרים מצאו כי במקום לפצות על הפעילות המופחתת של ADSL הנגרמת כתוצאה משינוי חומצת האמינו, השינויים שאינם מקודדים מפחיתים את ביטוי ה- RNA של ADSL, והפחיתו עוד יותר את פעילותה-שוב, במיוחד במוח. "אנזים זה עבר שני סבבי בחירה נפרדים שהפחיתו את פעילותו-תחילה באמצעות שינוי ליציבות החלבון ושני על ידי הורדת ביטויו. נראה כי יש לחץ אבולוציוני להוריד את פעילות האנזים מספיק כדי לספק את ההשפעות שראינו בעכברים, תוך שמירה על פעילותה מספיק כדי להימנע מחוסר מחסור ב- ADSL," מסביר את יוניו של שיין.
התוצאות שלנו פותחות שאלות רבות. לדוגמה, לא ברור מדוע נראה שרק עכברים נשיים זכו ליתרון תחרותי. ההתנהגות מורכבת. גישה למים כרוכה במיומנות לעיבוד מידע חושי, למידה אילו פעולות מובילות לתגמולים, ניווט באינטראקציות חברתיות, תכנון מוטורי ותהליכים רבים אחרים. כל אחד מאלה עשוי להיות כרוך באזורי מוח מרובים. ככאלה, יש צורך במחקרים נוספים כדי להבין את תפקיד ADSL בהתנהגות. "
פרופסור איזומי פוקונאגה של יחידת מדעי החוש והתנהגותיים ב- OIST
פרופסור סוונטה פאובו, מנהיג יחידת הגנומיקה האבולוציונית האנושית, מסכם: "ישנם מספר קטן של אנזימים שהושפעו משינויים אבולוציוניים באבותיהם של בני האדם המודרניים. ADSL הוא אחד מהם. אנו מתחילים להבין את השפעותיהם של חלק מהשינויים הללו, ובכך לפלוק את הפלזלים שלנו. יכול להיות שיש. "
