Genetische variaties van immuun- en metabolische toestanden bestaan ​​al meer dan 700.000 jaar bij mensen – UBNow: Nieuws en meningen van de faculteit en het personeel van de Universiteit van Buffalo

Net als een koopman uit de oudheid die de gewichten van twee verschillende goederen op een weegschaal balanceert, kan de natuur verschillende genetische eigenschappen in evenwicht houden terwijl soorten gedurende miljoenen jaren evolueren.

Deze eigenschappen kunnen gunstig zijn (bijvoorbeeld ziekte afweren) of schadelijk (mensen vatbaarder maken voor ziekten), afhankelijk van de omgeving.

De theorie achter deze evolutionaire afwegingen wordt evenwichtige selectie genoemd. Een door de Universiteit van Buffalo geleide studie, gepubliceerd op 21 februari in eLife, onderzocht dit fenomeen door duizenden moderne menselijke genomen te analyseren naast oude groepen mensachtigen, zoals de Neanderthaler en Denisovan genomen.

Evolutionair bioloog Omar Kokumin, corresponderend auteur van de studie, zegt dat het onderzoek “implicaties heeft voor het begrijpen van de menselijke diversiteit, de oorsprong van ziekten en biologische afwegingen die mogelijk onze evolutie hebben gevormd”.

Gokcumen, universitair hoofddocent Biologische Wetenschappen, College of Arts and Sciences, voegt eraan toe dat de studie aantoont dat veel biologisch relevante varianten “onze voorouders honderdduizenden of zelfs miljoenen jaren van elkaar scheidden. Deze oude verschillen zijn onze gemeenschappelijke erfenis als een soort.”

Het werk bouwt voort op genetische ontdekkingen in het afgelopen decennium, onder meer toen wetenschappers ontdekten dat moderne mensen en Neanderthalers zich kruisten toen de eerste mensen Afrika verlieten.

Het valt ook samen met de groei van gepersonaliseerde genetische tests, waarbij veel mensen nu beweren dat een klein percentage van hun genoom afkomstig is van Neanderthalers. Maar, zoals de eLife-studie heeft aangetoond, hebben mensen veel meer gemeen met Neanderthalers dan die kleine afstammingslijnen zouden doen vermoeden.

Deze extra betrokkenheid is terug te voeren op een gemeenschappelijke voorouder van Neanderthalers en mensen die ongeveer 700.000 jaar geleden leefden. Deze gemeenschappelijke voorouder van Neanderthalers en moderne mensen erfde een gemeenschappelijke erfenis in de vorm van genetische diversiteit.

Het onderzoeksteam onderzocht deze oude genetische erfenis, met de nadruk op een specifiek type genetische diversiteit: deleties.

Gokcumen zegt dat “deleties bijzonder zijn omdat ze grote segmenten aantasten. Sommigen van ons missen grote delen van ons genoom. Deze deleties moeten negatieve effecten hebben en worden als gevolg daarvan door natuurlijke selectie uit de populatie verwijderd.” dat sommige verwijderingen ouder zijn dan moderne mensen, miljoenen jaren oud.”

De onderzoekers gebruikten computermodellen om een ​​overschot aan te tonen van deze oude ellipsen, waarvan sommige zijn blijven bestaan ​​sinds onze voorouders ongeveer 2,6 miljoen jaar geleden voor het eerst leerden gereedschappen te maken. Bovendien ontdekten de modellen dat selectiebalancering dit teveel aan oude verwijderingen zou kunnen verklaren.

“Onze studie draagt ​​bij aan de groeiende hoeveelheid bewijsmateriaal dat suggereert dat evenwichtige selectie een belangrijke kracht kan zijn in de evolutie van genetische variatie bij mensen”, zegt eerste auteur Albert Akil, een promovendus in biologische wetenschappen in het laboratorium van Jokomin.

Onderzoekers hebben ontdekt dat deleties die miljoenen jaren oud zijn waarschijnlijk een grote rol spelen bij metabole aandoeningen en auto-immuunziekten.

In feite heeft het voortbestaan ​​van versies van genen die ernstige ziekten bij mensen veroorzaken, wetenschappers lange tijd voor een raadsel gesteld, omdat ze verwachten dat natuurlijke selectie deze versies van genen zal verwijderen. Het is immers hoogst ongebruikelijk dat een potentieel ziekteverwekkende variatie zo lang aanhoudt. De auteurs stellen dat een evenwichtige keuze dit raadsel kan oplossen.

Akil zegt dat deze verschillen kunnen “beschermen tegen infectieziekten, ziekte-uitbraken en hongersnood, die zich in de geschiedenis van de mensheid periodiek hebben voorgedaan. De bevindingen vertegenwoordigen dus een grote sprong voorwaarts in ons begrip van hoe genetische verschillen bij mensen evolueren. Het alternatief kan pathogeen zijn – beschermend of uithongering met de aanwezigheid van bepaalde stofwisselingsstoornissen of auto-immuunziekten, zoals de ziekte van Crohn.”

Bijkomende co-auteurs zijn onder meer Leo Speidel, Sir Henry Wellcome Postdoctoral Fellow aan het Institute of Genetics aan University College London en het Francis Crick Institute, en Pavlos Pavlidis van het Institute of Computer Science, een van de acht instituten onder de Research and Technology Foundation – Hellas . in Griekenland.

Het onderzoek werd ondersteund door de National Science Foundation, de Sir Henry Wellcome Fellowship en de Wellcome Trust.