Ay: Temmuz 2017

Yaklaşık 6 milyon yıl önce, insan atalarımız primat soy ağacından ayrılarak, kuzenleri olan şempanze atalarını Afrika düzlüklerinde bıraktı. Basit araçlar yaptılar, bunları kuşandılar ve en sonunda Afrika’nın dışına yolculuk yaptılar. Bu evrimsel sıçrama, insan beyninin mantar gibi büyüme yolculuğunu başlattı. Modern insan beyni, bir şempanzenin beyninden 3 kat daha büyüktür. En büyük bölgesi, mantık ve dil merkezi serebral korteksin bir parçası olan altı katmanlı neokortekstir.

Peki Bu Devre Güncellemesi Nasıl Meydana Geldi?

Geçmiş on yıl boyunca, bilim insanları, ipuçları bulmak için insan DNA’sı ile şempanze DNA’sını karşılaştırdılar. En son keşif, Max Planck Enstitüsü’ndeki Wieland Huttner’ın laboratuvarından geldi. Aralık 2016’da Science Advances‘da yayımlanan çalışmada, bir genin DNA’sındaki tek bir harfin değişiminin, “bazal radyal gliya” adı verilen kök hücrelerinde artışı tetiklediği gösterildi. Bu hücrelerin, insan serebral korteksinin genişlemesini sağladığı düşünülüyor. Bu çarpıcı keşif, insan beynindeki DNA güncellemeleriyle alakalı bir dizi keşfin sonuncusu. İnsan ve şempanze genomu % 98,8 oranında aynı. İlginç bir biçimde, birbirinden farklılık gösteren bölgelerin pek çoğunda, insandaki DNA parçaları kopyalanmış gibi duruyor, yani insanlar, bazı genlerin “yedek kopyalarını” almış. Bu da onları evrimsel tamir için olgun bir hale getiriyor; eğer kopya, birkaç kodlama hatası verirse; bu durum büyük bir sorun teşkil etmiyor, çünkü genin işlevsel orijinali hala elimizde. Yine de, bazen bir kopyalama hatası, kullanışlı bir işleve neden olabiliyor. 6 milyon yıl önce, insan atalarımız primatlardan ayrıldığı sıralarda, bu gen kopyalamalarında bir patlama yaşandı. Ancak sorun şuydu ki; bu genlerden binlercesi vardı. İnsan beyninin güncellemesinde hangilerinin rol oynadığına dair bir ipucu bulabilmek amacıyla, araştırmacılar bu genlerin, farelerde beyin gelişiminde rol oynayıp oynamadığını test ettiler. 2012 yılında, Scripps Araştırma Enstitüsü’nden araştırmacılar, SRGAP2C isimli kopyalanmış insan genine daha yakından bakma fırsatı elde ettiler. Bu gen, orijinali şempanzelerde ve farelerde bulunan genin kısmen değişmiş bir kopyasıydı ve bu canlıların gelişen beyinlerinde aktif haldeydi. Araştırma ekibi buna bağlı bir deney fikri öne sürdü: Genin düzenlenmiş kopyasını, fare embriyosuna eklemek. Nöronlar geliştikçe, diğer nöronlardan mesaj almak için anten görevi gören saçaklara sahip oldular. Fakat nöronlar olgunlaştığında, bu saçaklar filizlenmeyi durduruyordu. Araştırma ekibi, insan yedek geni SRGAP2C’yi işlevsel kıldığında; genin nöronlardaki bu olgunlaşmayı geciktirdiğini, böylelikle saçakların filizlenmeye devam ederek, daha fazla bağlantı oluşturmaya neden olduğu bulgusuna ulaştılar. Deney, tek bir genin kopyalanması ve ayarlanmasıyla, evrimin insan beynindeki devre karmaşıklığını nasıl arttırdığını gösteriyor.

Telif: Cosmos Magazine Düzenleme: BilimFili.com

Yapılan son çalışma da, benzer bir hikayeye sahip. Huttner laboratuvarından Marta Florio, insanlarda bulunan ancak şempanzeler ve farelerde bulunmayan bir başka yedek gen olan, ARHGAP11B‘yi inceledi.  Bu genin insan versiyonu, farelere eklendiğinde, beyin kök hücrelerinin (bazal radyal gliyalar) belirli bir popülasyonunun çoğalma döngülerinde artışa neden olduğu görüldü. Bu sadece farelerde kök hücrelerin sayısının ikiye katlanmasını sağlamakla kalmadı, bazı durumlarda büyüyen beyinlerinin, kafatasına sığmak için sıkışmasını da sağladı, tıpkı primatlarda olduğu gibi. 2015 yılında Science’da yayımlanan bu araştırma, ARHGAP11B DNA’sındaki tek bir harf değişiminin bazal radyal gliyaları çoğaltabildiğini ortaya koydu. Peki bu fareler daha mı zeki? Araştırma ekibi, henüz bunu test etmedi. Ancak en azından bir fare türünün, insan DNA’sına sahip olduğu için bugün daha zeki olduğunu söyleyebiliriz. Düşünceleri sese dönüştürmek için FOXP2 geni gerekiyor. Bu genin eksikliğini yaşayan insan soyları dil ve konuşma konusunda bozukluklar gösteriyor. 2014 yılında Max Planck Enstitüsü’nden araştırmacılar tarafından yayımlanan bir makaleye göre, bu genin insan formu farelere aktarıldığında, fareler labirentleri öğrenmede daha başarılı oldular ve daha sık ses çıkardılar. Bu sonuçlar ne kadar dikkat çekici olursa olsun, araştırmacılar insan beynine yapılmış güncellemelere dair tam bir liste açıklamaktan çok uzak. Evrim milyonlarca yıl boyunca deneme ve yanılmalardan oluşan bir süreçle ilerledi. Dolayısıyla sayısız değişimin var olması gayet normal.

Kaynak ve İleri Okuma:

– Human-specific gene ARHGAP11B promotes basal progenitor amplification and neocortex expansion. Science. March, 2015. http://science.sciencemag.org/content/347/6229/1465

– Inhibition of SRGAP2 Function by Its Human-Specific Paralogs Induces Neoteny during Spine Maturation. CELL. May, 2012. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S009286741200462X

– A single splice site mutation in human-specific ARHGAP11B causes basal progenitor amplification. Science Advances. December, 2016. http://advances.sciencemag.org/content/2/12/e1601941

– Elizabeth Finkel. Evolving a human brain. https://cosmosmagazine.com/biology/evolving-a-human-brain

Bu yazının kaynağı: https://bilimfili.com/insan-beyni-nasil-bu-kadar-buyudu/