Langdistanceløbsforsøg kan afsløre menneskets genetiske oprindelse

I flere måneder har et team af forskere i San Diego set øje med genetisk manipulerede mus.

Forskerne forsøger at afdække virkningerne af et lille gen, der ikke har fungeret ordentligt i mennesker i millioner af år. Musene afsluttede for nylig deres træning og resultaterne, offentliggjort i Det kongelige selskabs forfølgelser B, tyder på, at denne genetiske detalje ikke alene gør mennesker til gode løbere, det kunne potentielt spille en vigtig rolle i vores egen udvikling.

Der er mange teorier om hvilke funktioner differentierede menneskelige forfædre fra pakken. Man har endda det, at de brugte magiske svampe og regnet ud, hvilke værktøjer der skal bruges. Afstanden kører med et moderat tempo (også kaldet "udholdenhedsløbshypotesen") er en anden teori, fordi det er en af ​​de få fysiske ting, som mennesker synes at være gode til, forklarer Ajit Varki, Ph.D., studiens seniorforfatter og professor i cellulær og molekylær medicin ved University of California, San Diego.

Varki's papir præsenterer en teori centreret omkring en en afgørende genetisk forandring, som han mener, gav vores muskler magt til at køre disse afstande og kolonisere meget af verden. Det er ikke et gen, men snarere en sletning af nogle afgørende DNA'er, der gør en brugbar. Dette papir antyder, at dette krøblede gen, der hedder CMAH, opstod for cirka to millioner år siden, omtrent det samme, da håndfuld tidlige menneskelige forfædre begyndte at forlade Afrika.

"To millioner år siden fremkommer denne linie kaldet Homo som i sidste ende gav os anledning til. De havde sandsynligvis stærke muskler som tidligt moderne mennesker, og de begyndte sikkert at løbe og jage og lave alle mulige ting, "siger Varki. Inverse. "Så vi bemærkede tilfældigheden: at vores mutation sandsynligvis er sket på samme tid."

Den genetiske oprindelse af Homo ?

I dag har moderne mennesker stadig ikke et fungerende CMAH gen, men mange andre skabninger fra køer til chimpanser gør. Da Varki slog ud CMAH dette gen ud i mus med muskeldystrofi, bemærkede han, at de udviste ukarakteristisk menneskelige symptomer på sygdommen. Men de var også gode til et andet klart menneskeligt træk: afstandskørsel.

"Så en studiestudent greb en tredemølle, og vi gav det et forsøg," siger han. "Lavt og se, musene klatrede lige ud af kassen. Selv uden træning var de allerede bedre til at køre end de oprindelige mus."

Musene uden CMAH havde 30 procent større løbende udholdenhed end kontrolpopulationen. I gennemsnit løb de 20 procent længere og 12 procent hurtigere.

Han bemærkede også et andet vigtigt aspekt, som han mener styrker sin sag, at taber CMAH hjalp med at cementere betydningen af ​​afstand, der kører i menneskelig udvikling. Mus med CMAH slået ud så frugtbarhed aftager med mus, der stadig havde genet. Kort sagt var de langt mere vellykkede opdræt med andre mus uden CMAH. Hvis denne effekt forekom hos mennesker for millioner af år siden, kan det have bidraget til at rette sletningen i befolkningen og skabe en vedvarende genetisk forandring, der eksisterer i dag.

"Hvis vi sætter disse to ting sammen, men vi leder stadig efter præcise beviser for dette, tyder dette på, at dette er oprindelsen af ​​slægten homo," tilføjer han. ”

Men i dag tilføjer Vary, at denne sletning er et dobbeltkantet sværd. Selvom musene med CMAH-sletninger var fremragende atleter, var de også tilbøjelige til at få diabetes til en almindelig sygdom, der rammer mennesker i dag. Selv ved baseline havde disse mus med højt blodglukoseniveau, en af ​​sygdommernes førende risikofaktorer.

"Det viser sig, at disse mus er mere tilbøjelige til type II-diabetes, siger han. Alle tænker på diabetes som en virkelig dårlig ting. Men hvis du lever gennem en periode med sult, er det ikke en dårlig ide at holde dit glukoseniveau op."

Disse dage er det ikke længere tilfældet, men sletningen forbliver måske en tidligere evolutionær fordel, der er blevet en moderne forbandelse.

En fingerpeg i den cellulære sukkerkæde

Det funktionelle tab af CMAH i både disse mus og mennesker skaber en ændring i måden musklerne producerer ilt på, hvilket gør dem mere modstandsdygtige mod træthed. Varki's eksperiment viste dette: mus med CMAH nåede muskel træthed tre minutter i en tvunget løbstest, mens de uden genet varede i gennemsnit syv minutter.

Men han bemærker også, at CMAH har virkninger på hver celle i kroppen ikke kun muskelceller. Det påvirker især en "tæt skov" af sukkerkæder, der ligger på hver celle. Formering af den sidste forbindelse af disse kæder er siasalinsyrer. Mange skabninger i verden producerer to typer af siasalinsyrer fordi de kan konvertere en type til den anden gennem et enzym (en molekylærarbejder der får tingene til at ske i kroppen) produceret af CMAH genet. Men mennesker kan ikke gør denne konvertering sket.

"I mennesker har vi mistet evnen til at konvertere den første slags til den anden slags," forklarer han. "Så vi er mere end en slags og mangler den anden slags. Og det lyder som en subtil ting, men disse sialinsyrer, jeg er så sikker på, har så mange funktioner."

Denne lille biokemiske forskel har ikke direkte indflydelse på, hvordan vores muskler behandler ilt, men det er hvordan Varkis hold vil søge efter bevis for at understøtte hans hypotese om, at dette gen er et fundament for slægten Homo i den fossile rekord. Denne siasalinsyre, som mennesker har i overflod, efterlader et molekylært spor: en metabolit, der kan overleve i fossiler. Det næste skridt er at se, hvornår i den fossile rekord vi begynder at se højere niveauer af den molekylære røde sild.

Det er et simpelt spil af detektivarbejde, hvis han kan få hænderne på de få, dyrebare prøver, vi skal og udføre denne forskning i en forskning på en ikke-destruktiv måde. Tha sagde, at dette eksperiment også skal replikeres - museversionen af ​​CMAH kan jo adskille sig fra det menneskelige.

"Det er bare en af ​​de hunches hvor alt passer," tilføjer han. "Men beviset skal komme fra at se på fossiler."

Selv om han ikke kan bekræfte sin evolutionære hypotese, har hans eksperimentelle resultater afsløret en vigtig kendsgerning: selvom du hader at løbe, indikerer dine gener sandsynligvis bedre på det end du tror.