Naukowcy opracowali metodę badania DNA metylację w starożytnych tkankach innych niż szkieletowe, ujawniając zmiany epigenetyczne w mózgu związane z ewolucją człowieka.
Nowe badania prezentują innowacyjne podejście do rekonstrukcji wzorców metylacji DNA w tkankach innych niż szkieletowe ze starożytnych okazów, oferując świeże spojrzenie na ewolucję człowieka. Koncentrując się na metylacji DNA – kluczowym wskaźniku ekspresji genów – badanie to umożliwia naukowcom zbadanie zmian w aktywności genów w mózgu i innych tkankach, które zazwyczaj nie są zachowane w zapisie kopalnym.
Zespół zastosował swoją metodę do mózgu, oferując głębsze zrozumienie procesów ewolucyjnych, które ukształtowały ludzki mózg i funkcje nerwowe. Odkrycia mogą zmienić sposób, w jaki badamy ewolucję złożonych cech człowieka.
Badania te, prowadzone przez doktoranta Yoava Mathova pod kierunkiem prof. Lirana Carmela i prof. Erana Meshorera z Wydziału Genetyki Instytutu Nauk Przyrodniczych oraz Centrum Nauk o Mózgu im. Edmonda i Lily Safra (ELSC), opublikowano w Ekologia i ewolucja przyrodyujawnia sposób identyfikacji zmian we wzorach metylacji DNA tkanek innych niż szkieletowe przy użyciu starożytnych sekwencji DNA.
Przełom w analizie nieszkieletowego DNA
W przeciwieństwie do poprzednich badań, które koncentrowały się na tkance szkieletowej – zwykle jedynym źródle starożytnego ludzkiego DNA – to nowe podejście wykorzystuje wzorce rozwojowe metylacji DNA do wnioskowania o zmianach w metylacji DNA szkieletu, które można by zaobserwować również w innych tkankach. Poprzez uczenie algorytmu na podstawie danych dotyczących metylacji pochodzących od osób żyjących gatunekzespół osiągnął aż do 92% precyzji w przewidywaniu metylacji DNA w różnych tkankach.
Ich algorytm zastosowano następnie u starożytnych ludzi, ujawniając ponad 1850 miejsc zróżnicowanej metylacji, szczególnie w neuronach kory przedczołowej. Wiele z tych miejsc jest powiązanych z genami kluczowymi dla rozwoju mózgu, w tym z rodziną punktów przerwania nerwiaka niedojrzałego (NBPF), którą od dawna łączono z ewolucją ludzkiego mózgu.
„Możliwość analizowania starożytnych wzorców metylacji DNA poza kościami daje nam wgląd w epigenetyczną ewolucję tkanek, zwłaszcza komórek mózgowych, na przestrzeni czasu” – powiedział Mathov. „Może to prowadzić do głębszego zrozumienia sił ewolucyjnych, które ukształtowały ludzki mózg i inne ważne narządy”.
To innowacyjne narzędzie poszerza horyzonty biologii ewolucyjnej i antropologii, umożliwiając naukowcom badanie specyficznych tkankowo zmian epigenetycznych, które nie są zachowane w skamielinach. Badanie toruje drogę nowym wglądom w rolę zmian epigenetycznych w ewolucji człowieka i rozwoju złożonych funkcji neuronowych.
Odniesienie: „Wnioskowanie o metylacji DNA w tkankach innych niż szkieletowe starożytnych okazów” Yoav Mathov, Malka Nissim-Rafinia, Chen Leibson, Nir Galun, Tomas Marques-Bonet, Arye Kandel, Meir Liebergal, Eran Meshorer i Liran Carmel, 20 listopada 2024 r. , Ekologia i ewolucja przyrody.
DOI: 10.1038/s41559-024-02571-w
