Ludzie wciąż ewoluują

Geny, które zostały przedstawione w tej publikacji, pozostawały nieodkryte przez tak długi czas, ponieważ są bardzo małe. Ich wielkość to zaledwie ok. 300 nukleotydów, podczas gdy typowy ludzki gen zawiera średnio od 10 000 do 15 000 par zasad. Z tego względu nazywa się je mikrogenami (inaczej: krótkimi otwartymi ramkami odczytu, sORF). Mimo że posiadają one własne kodony start i stop, które pozwalają na odczytanie ich przez maszynerię transkrypcyjną komórek, od dawna uważano je za niefunkcjonalne.

Jednak ostatnie badania wykazały, że "wyłączanie" sORF hamuje wzrost komórek, co sugeruje, że jednak mają one znaczenie dla funkcjonowania organizmu. Np. przeprowadzony w 2020 roku eksperyment wykazał istnienie setek funkcjonalnych sORF w ludzkich komórkach; zarówno w kodujących, jak i niekodujących regionach DNA.

Tak duża liczba zaintrygowała dr. Nikolaosa Vakirlisa, biologa ewolucyjnego z Centrum Badawczego Nauk Biomedycznych im. Aleksandera Fleminga w Vari (Grecja), który wraz ze współpracownikami postanowił zgłębić tajemnicę tych maleńkich, genetycznych osobliwości. Efektem ich badań jest publikacja w "Cell Report" (https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111808).

Zespół przeskanował genomy ludzi i innych kręgowców w poszukiwaniu funkcjonalnych sORF, czyli takich, które kodują białka. Następnie, wykorzystując tzw. drzewo filogenetyczne, czyli informacje o pochodzeniu i pokrewieństwie gatunków, oraz śledząc ewolucję poszczególnych genów na przestrzeni milionów lat, naukowcy zidentyfikowali 155 mikrogenów, które powstały zupełnie "od zera", a nie poprzez duplikację już istniejących genów.

Dalsze analizy ujawniły, że 44 z nich mają kluczowe znaczenie dla wzrostu komórek, 3 są zaś związane z poważnymi chorobami, takimi jak dystrofia mięśniowa, barwnikowe zwyrodnienie siatkówki i zespół Alazamiego. Zespół odkrył również jeden mikrogen związany z tkanką ludzkiego serca, który pojawił się już po tym, jak linia ewolucyjna ludzi i szympansów oddzieliła się od linii goryli około 7 do 9 mln lat temu.

Vakirlis i jego współpracownicy ustalili, że wszystkie nowe geny wyłoniły się z niekodujących regionów DNA, a nie w wyniku mutacji lub duplikacji istniejących genów. Tymczasem do tej pory uważano, że to właśnie duplikacja jest głównym źródłem nowych genów u wszystkich gatunków. "Pojawienie się zupełnie nowych mikrogenów może wyjaśniać, w jaki sposób ludzie rozwinęli pewne unikalne cechy" - podkreślają naukowcy.

Także według niezależnych ekspertów jest to niezwykle ważne badanie, które sugeruje, że mikrogeny są potencjalną drogą ewolucji; nawet tej, która zachodzi obecnie. Kodują one bowiem małe białka (mikroproteiny), które organizmy zaczynają wypróbowywać. W zależności od efektu tych prób geny albo zostają z czasem usunięte z genomu, albo zaczynają pełnić coraz ważniejszą funkcję i ostatecznie się w nim utrwalają.

"Może się okazać, że istnieje znacznie więcej sORF oczekujących na odkrycie i być może część z nich jest powiązana z ludzkimi chorobami" - mówi dr Vakirlis. Uważa, że przeprowadzenie większej liczby eksperymentów na różnych liniach komórkowych może ustanowić prawdziwą skarbnicę informacji mających faktyczne przełożenia na zdrowie. (PAP)

Katarzyna Czechowicz

kap/ zan/