아홉 년 전에 나는 뛰어에 가입 할 수있는 기회를 국제 팀을 식별하는 순서는 DNA 기초,또는”문서”이놈의 일반적인 침팬지(팬은). 로 biostatistician 과에 대한 관심이 높아지에서 인간의 기원,내가 열망하는 라인업은 인간의 DNA 시퀀스는 다음의 우리의 가장 가까운 살아있는 상대적이고 주식에 있습니다. 겸손 진실 등장:우리의 DNA 청사진은 그들의 거의 99%동일합니다. 즉,세 억자 하는 인간 게놈 15 만들이—1 보다 작은 백분율에서 변경된 여섯 개의 백 년이나 그 이후로 인간 및 침팬지의 계통 갈라집니다.

진화 이론이 보유하고 있는 대부분의 이러한 변경은 거의 또는 전혀 영향을 미쳤에 우리의 생물학입니다. 그러나 그 약 1 천 5 백만 개의 기지 중 어딘가에 우리를 인간으로 만든 차이점이 있습니다. 나는 그들을 찾기로 결심했다. 그 이후로,나는 다른 사람이 떨어져 침팬지에서 우리를 설정 DNA 서열의 숫자를 식별 감질 나게 진전을 만들었습니다.

초기 놀라운

에도 불구하고 차지에 단지 작은 비율의 인간 게놈의 수백만의 기초는 여전히 광대한 영토를 검색하고 있습니다. 을 촉진하는,사냥을 나는 컴퓨터 프로그램을 개발했습니다 스캔 것이 인간 게놈위한 조각의 DNA 를 변경된 이후 가장 인간 및 침팬지는 분할에서 일반적인 조상이라고 합니다. 기 때문에 대부분의 유전자 돌연변이도 이익이나 해 생명체,그들은 축적에서 꾸준한 평가를 반영하는 금액의 시간 이후 두 살고있는 종이 있었는 일반적인 forebearer(이 변화율은 종종 음성으로”딱의 분자 시계”). 에서 가속하는 비율의 변경 어떤 부분에서,게놈의 대조적으로,의 특징이 긍정적인 선택에서는 돌연변이 데 도움이하는 생물은 생존과 재생산이 될 가능성이 미래 세대에 전달. 다시 말해서,그 부분의 코드를받은 대부분 수정 이후 침팬지 인간의 분할은 시퀀스는 가장 가능성이 모양의 존재하는 데 필요한 요소입니다.

In November2004 년,후 개월의 디버깅 및 최적화 프로그램에서 실행하는 거대한 컴퓨터 클러스터의 대학에서 캘리포니아,산타 크루즈,마지막으로 끝나는 파일을 포함한 목록을 선정의 이러한 빠르게 진화하는 시퀀스입니다. 나의 멘토 데이비드 Haussler 기대 내 어깨를 보면서 최고 히트,스트레칭의 기초 118 함께되었으로 알려진 인간의 가속화된 영역 1(HAR1). 를 사용하여 미국C. 산타 크루즈 게놈 브라우저를 시각화 도구에 주석을 추가하는 인간 게놈의 정보 공개는 데이터베이스,나는 확대에 HAR1. 브라우저는 인간,침팬지,마우스,쥐 및 닭의 HAR1 서열을 보여주었습니다—그 게놈이 그때까지 해독 된 척추 동물 종 모두. 그것은 또한 계시는 이전의 대규모 선별한 실험을 했 감 HAR1 활동에서는 두 가지의 샘플을 인간의 뇌 세포가 없지만 과학자로 이름지었거나 공부하는 순서는 아직. 우리는 소리 쳤다.”한마음으로 우리는 har1 이 뇌에서 활성화되는 과학에 새로운 유전자의 일부가 될 수 있음을 보았을 때.

우리는 대박을 쳤다. 인간의 두뇌는 것은 잘 알려진에서 상당히 차이가 침팬지 두뇌의 측면에서,크기가 조직 및 복잡성 등의 특성입니다. 그러나 인간의 두뇌를 따로 설정하는 특성의 기초가되는 발달 및 진화 메커니즘은 잘 이해되지 않고있다. HAR1 은 인간 생물학의이 가장 신비한 측면을 조명 할 잠재력이있었습니다.

우리는 소년을 찾는 우리가 할 수 있는 모든에 대한 진화의 역사 HAR1 비교하여 이 지역의 게놈의에서 다양한 종을 포함하여 12 개의 척추동물이 된 순서는 시간입니다. 인간이 따라 올 때까지 HAR1 은 극도로 천천히 진화했다는 것이 밝혀졌습니다. 에서 닭 및 침팬지의 계보를 갈라 일부 300 백만 년 전만 두 개의 기초 118,다릅에 비해 18 일 사이에 차이 인간 및 침팬지,그의 계보는 분기까지 최근에 있습니다. 는 사실 HAR1 본질적으로 냉동에 시간을 통해 수백만 년의 수백을 나타냅니다 그것은 무언가가 매우 중요한다;그런 다음 갑작스런 고객의 개정에서는 인간이 제안하는 이 기능이 크게 바뀌 었습니다 우리의 혈통.

중요한 단서의 기능 HAR1 뇌의 등장에서 2005 년,후기 내 합작자 피에르 Vanderhaeghen 의 무료대학교 브뤼셀의를 얻은 작은 유리병의 HAR1 복사본을 저희 실험실을 방문하는 동안 산타 크루즈도 있습니다. 그는 이러한 DNA 시퀀스를 디자인하는 형광 분자 태그는 빛 때 HAR1 활성화된 살아있는 세포에서는,복사에서 DNA 로 RNA. 할 때 일반적인 유전자의 전환에서 셀,셀 처음은 모바일 메신저 RNA 를 복사하고 다음 사용하 RNA 템플릿으로 합성하기 위해 몇 가지 필요한 단백질이다. 레테르를 붙이는 공개하는 HAR1 에서 활동하는 종류의 신경을에서 중요한 역할을한 패턴의 레이아웃과 개발도상 대뇌피질,에 주름이 가장 바깥쪽 두뇌층이다. 것이 잘못될 때에는 이러한 신경 세포,결과될 수 있는 심각한 종종명,선천성 장애로 알려진 lissencephaly(“부드러운 두뇌”),에는 피질이 부족하고 그 특성 접하고 전시하는 현저하게 감소된 표면적이 있습니다. 이 같은 뉴런의 오작동은 또한 성인기에 정신 분열증의 발병과 관련이 있습니다.

har1 따라서 건강한 피질의 형성에 도움이 될 적절한시기와 장소에서 활성화됩니다. (다른 증거는 정자 생산에 추가로 역할을 할 수 있음을 시사한다.)그러나 정확히 어떻게이 유전자 코드 조각이 피질 발달에 영향을 미치는지는 제 동료들과 저는 여전히 해결하려고하는 수수께끼입니다. 우리는 그렇게하기를 열망하고 있습니다:HAR1 의 최근 대체 파열은 우리의 두뇌를 크게 변화 시켰을 수 있습니다.

현저한 진화론 적 역사를 갖는 것 외에도,har1 은 단백질을 암호화하지 않기 때문에 특별하다. 수십 년 동안 분자 생물학에 초점을 맞춘 연구에 거의 독점적으로 유전자 지정 단백질의 기본적인 빌딩 블록 세포입니다. 하지만 감사하는 인간 게놈 프로젝트 시퀀스는 우리 자신의 게놈 과학자들은 지금 알고 있는 단백질을 코딩하는 유전자 1.5 퍼센트의 DNA. 다른 98.5%의 때때로 정크 DNA 포함 규제 시퀀스는 다른 유전자 때 켜고 및 유전자가 인코딩 RNA 하지 않는 단백질로 번역뿐만 아니라,많은 DNA 는 데 목적이 과학자들은 이해하기 시작.

HAR1 서열의 패턴에 기초하여,우리는 Har1 이 Uc 에서 Sofie Salama,Haller Igel 및 Manuel Ares 가 모두 rna—a 직감을 인코딩한다고 예측했다. 산타 크루즈,이후 실험실 실험을 통해 2006 년에 확인되었습니다. 사실,인간 HAR1 은 두 개의 겹치는 유전자에 상주한다는 것이 밝혀졌습니다. 공유 HAR1 시퀀스에 상승을 제공하는 완전히 새로운 유형의 RNA 구조를 알려진 여섯는 클래스의 RNA 유전자입니다. 이러한 여섯 개의 주요 그룹 포함 1,000 개 이상 다른 가족의 RNA 유전자,각각의 하나로 구분의 구조와 기능 인코딩된 RNA 입니다. HAR1 은 또한 긍정적 인 선택을 거친 것으로 보이는 RNA 인코딩 시퀀스의 첫 번째 문서화 된 예입니다.

이것은 놀라운 보일 수 있습니다 아무도 주목하는 이 놀라운 118 기초 인간 게놈의 이전. 그의 부재에서 기술을 쉽게 비교하는 전체적 유전자,연구자들은 알 수 없었는 HAR1 이상의 다른 조각이 정크 DNA.

언어 단서

전체 게놈 비교는 다른 종에서는 또한 제공하는 또 다른 중요한 통찰력으로 왜 인간 및 침팬지할 수 있도록 다양에도 불구하고 많은 모두에서 자신의 게놈. 지난 10 년 동안 수천 종(주로 미생물)의 게놈이 시퀀싱되었습니다. 는 것을 밝혀 어디서 DNA 를 대체에서 발생하는 게놈보다 얼마나 많은 변화가 발생한 전반적인 수 있는 문제입니다. 즉,새로운 종을 만들기 위해 게놈을 매우 많이 바꿀 필요는 없습니다. 는 방법을 발전시킬 수 있는 인간의에서 침팬지 인간의 조상하지 않는 것입 속도 똑딱의 분자 시계합니다. 오히려 비밀은 그 변화가 유기체의 기능에 중요한 차이를 만드는 사이트에서 급격한 변화가 일어나도록하는 것입니다.

HAR1 은 확실히 그런 곳입니다. 그렇게도,FOXP2,유전자를 포함하는 다른 의 빠르게 변화하는 순서 나는 식별하는 것으로 알려져있다에 관련된 연설입니다. 의 역할을에서 발견되었습의 연구자들이 옥스퍼드 대학,는 2001 년에 보고하는 사람들이 유전자의 변이를 할 수 없는 특정 미묘한,높은 속도 얼굴의 움직임에 필요한 정상적인 인간의 음성,비록 그들이 소유하는 인지적 능력하는 프로세스 언어이다. 전형적인 인간 서열은 침팬지와의 몇 가지 차이점을 보여줍니다: 두 개의 기본 대체 단백질 제품을 변경하고 다른 많은 대체로 이끌어 낼 수 있는 변화에 영향을 미치는 방법,언제 어디서 단백질 사용에서 인간의 몸입니다.

하기는 어떤 빛을 발산한 경우에서 연설을 활성화 버전의 FOXP2 등장에 원시 인류:2007 년에서 과학자 Max 플랑크연구소에서 진화 인류학에 대 한 라이프치히 시퀀싱 FOXP2 에서 추출한 하 게 neandertal 화석을 발견했는 이러한 멸종이 인간했고 현대적인 인간의 유전자는,아마도 허용하는 발음으로 우리가 하는 일입니다. 현재 추정치 때 하 게 neandertal 고 현대적인 인간의 계보를 분할하는 새로운 형태의 FOXP2 야 등장에서 적어도 절반만 년 전입니다. 의 대부분은 무엇을 구별은 인간의 언어에서 음성 통신에서 다른 종들,그러나,제공되지 않에서의 물리적지만,인지 능력은 자주와 상관 뇌 크기입니다. 영장류는 일반적으로 몸 크기에서 예상되는 것보다 더 큰 두뇌를 가지고 있습니다. 그러나 인간의 두뇌 용량 이상 배로부터의 침팬지 인간의 조상 성장하는 유전학의 연구원을 시작하게 될 것입니다.

인간과 다른 동물의 뇌 크기에 연결된 유전자의 가장 잘 연구 된 사례 중 하나는 ASPM 입니다. 유전자 연구와 함께 사람들의 조건으로 알려진 microcephaly,에서는 뇌의 감소하여 최대 70%,발견의 역할을 ASPM 및 다른 유전자 CDK5RAP2—에서 제 두뇌 크기입니다. 더 최근에,연구자들은 대학에서의 시카고,미시간 대학과 케임브리지 대학과는 ASPM 경험있는 여러 버스트의 변화 과정을 통해 영장류의 진화하는 패턴을 나타내는 긍정적인 선택입니다. 적어도 하나의 버스트는 이러한 발생한 인간의 혈통에서부터 갈라져서는 원숭이,침팬지에서 잠재적으로 악기의 진화에서 우리의 큰 뇌.

게놈의 다른 부분은 인간 뇌의 변태에 덜 직접적으로 영향을 미쳤을 수 있습니다. HAR1 을 확인한 컴퓨터 스캔은 또한 201 개의 다른 인간 가속 영역을 발견했으며,대부분은 단백질 또는 심지어 RNA 를 암호화하지 않습니다. (영국 캠브리지에있는 Wellcome Trust Sanger Institute 에서 실시 된 관련 연구에서 동일한 HARs 가 많이 발견되었습니다.)대신 그들은 근처의 유전자에게 언제 켜고 끌지를 알려주는 규제 서열 인 것으로 보인다. 놀랍게도,HARs 근처에 위치한 유전자의 절반 이상이 뇌 발달과 기능에 관여합니다. 그리고 FOXP2 의 사실처럼,이들 유전자의 많은 생성물은 다른 유전자를 조절하기 위해 계속됩니다. 따라서,도 HARs 만들어 부분,게놈의 변화에서 이러한 영역을 수 있는 뿌리깊은 변경은 인간의 뇌에 의해 영향을 미치는 활동의 전체 네트워크의 유전자입니다.

을 넘어 두뇌

지만 많은 유전적 연구에 초점을 맞추고있다 elucidating 진화의 우리의 정교한 두뇌,연구자가 되었습니다 또한 맞추는 방법이 다른 독특한 측면 인체의가 탄생하게 된 것입니다. 유전자 조절 영역이자 내 목록에서 두 번째로 가속화 된 사이트 인 HAR2 는 시점의 사례입니다. 2008 년에 연구팀은 로렌스 버클리 국립연구소 보는 특정한 기준에서 차이 인 버전의 HAR2(으로도 알려진 HACNS1),상대적인 버전이 아닌 영장류,이 DNA sequence 드라이브 유전자 활동에서 손목하고 엄지손가락 태아 개발 중인 반면 조상의 버전에서 다른 영장류 수 없습니다. 이 발견은 특히 도발적인 수 있기 때문에 그 뒷받침하는 형태적 변화에서는 인간의 손으로는 허가된 손재주하는 데 필요한 제조 및 사용하여 복잡한 도구입니다.

이외에도 변화를 겪고 있 형태에서,우리 조상들은 또한 고객 행동과 생리적 변화가 도움이 그들에게 적응을 변경하는 상황 및 마이그레이션으로 새로운 환경입니다. 예를 들어,정복의 화재보다 더 만년 전에 그리고 농업에 대한 혁명은 10,000 년 전에 만들이 높은 식품 전분에서 액세스할 수 있습니다. 그러나 문화적 변화만으로는 이러한 칼로리가 풍부한 코미디언을 이용하기에 충분하지 않았습니다. 우리의 전임자들은 그들에게 유 전적으로 적응해야했습니다.

변경에서 유전자 AMY1,인코딩하는 방법 침 아밀라아제 효소 관련된 소화에 있는 전분,구성하는 하나의 잘 알려진의 적응도 있습니다.더 보기 포유류 게놈은이 유전자의 여러 사본을 포함하며,카피 수는 종간,심지어 개별 인간 사이에서도 다양합니다. 그러나 전반적으로 다른 영장류와 비교할 때 인간은 특히 많은 수의 AMY1 사본을 가지고 있습니다. 2007 년에 유전학 애리조나 주립 대학에서 보여주는 개인이 더 많은 사본 AMY1 더 많은 아밀라제에서 자신의 침에는 그로 인하여 다이제스트상 전분. 따라서 AMY1 의 진화는 유전자의 카피 수와 DNA 서열의 특정 변화를 모두 포함하는 것으로 보인다.

또 다른 유명 예식이 적응을 포함한 유전자를 위한 락타아제(LCT),효소할 수 있는 포유류 소화 탄수화물의 유도 알려져 있으로 우유를 설탕이다. 대부분의 종에서 간호 유아 만이 유당을 처리 할 수 있습니다. 하지만 주위 9,000 년 전—에서,최근에 진화하는 약관 변경에서 인간 게놈 생산 버전의 LCT 허용하는 성인 소화 증상입니다. 수정 된 LCT 는 유럽과 아프리카 인구에서 독립적으로 진화하여 운반자가 길 들여진 동물에서 우유를 소화 할 수있게했습니다. 오늘은 성인의 후손이 이러한 고대의 목동들은 가능성이 훨씬 더 용인 유당에서 그들의 다이어트 보다는 성인의 다른 부분에서 세계를 포함하여,아시아와 라틴 아메리카,누구의 많은 유당 불내 결과로 조상의 영장류 버전의 유전자입니다.

LCT 는 현재 인간에서 진화하는 것으로 알려진 유일한 유전자는 아닙니다. 침팬지는 게놈 프로젝트를 식별 15 명의 사람들이 이동하는 과정에서 멀리 버전에서는 정상에서 우리의 조상들이 원숭이와에서 잘 작동 하는 다른 포유동물이지만,에서는 오래된 양식과 관련한 질병과 같은 알츠하이머병과 암에 현대적인 인간. 이러한 장애 중 몇 가지는 인간을 단독으로 괴롭 히거나 다른 영장류보다 인간에서 더 높은 비율로 발생합니다. 과학자들은이 유전자의 조상 버전이 왜 우리 안에 부적응하게되었는지를 확립하려는 시도에 관련된 유전자의 기능을 연구하고 있습니다. 이러한 연구 도울 수 있는 의학 실무자를 식별하는 사람들이 있는 환자의 더 높은 기회가 점점 중 하나 이들의 생명을 위협하는 질병,돕는 희망이 그들을 막기 위한 질병입니다. 이 연구는 또한 연구자들이 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.

좋은 함께 나쁜

경우 연구원을 검사하는 인간 게놈의 기록을 위한 긍정적인 선택 최 후보자는 자주에 관여하는 면역. 진화가 이러한 유전자와 너무 많이 어설프게한다는 것은 놀라운 일이 아닙니다: 의 부재에서 항생제와 백신 가장 큰 장애물 개인에 따라 통과 그들의 유전자는 아마 생명을 위협하는 감염을 치는 끝나기 전에 자신의 출산 년입니다. 더욱 가속화 면역 시스템의 지속적인 적응의 병원체를 우리의 방어를 선도하는 진화적 인 사 미생물 및 호스트가 있습니다.

이러한 투쟁에 대한 기록은 우리의 DNA 에 남아 있습니다. 이것은 우리의 유전 물질을 우리의 게놈에 삽입함으로써 생존하고 전파하는 hiv 와 같은 레트로 바이러스에 특히 해당됩니다. 인간의 DNA 에 산재되어의 사본으로 이러한 짧은 retroviral genomes,많은 바이러스로부터 발생하는 질병의 수백만 년 전 수 있는 더 이상 순환한다. 시간이 지남에 따 retroviral 시퀀스에 축적되는 임의의 돌연변이 그냥 다른 어떤 순서는,그래서 다른 사본에는 비슷하지만 동일하지는 않습니다. 을 검사하여 양의 발산 중에서 이러한 복사,연구자들은 사용할 수 있는 분자 시계 기술 날짜를 원래의 레트로 바이러스 감염. 이 고대 감염의 흉터는 끊임없이 진화하는 레트로 바이러스와 싸우기 위해 끊임없이 적응하는 숙주 면역계 유전자에서도 볼 수 있습니다.

PtERV1 은 그러한 유물 바이러스 중 하나입니다. 현대인에서 TRIM5a 라는 단백질은 PtERV1 과 관련 레트로 바이러스가 복제되는 것을 막기 위해 작용합니다. 유전자 증거는 PtERV1 전염병에 시달리고 고대 침팬지,고릴라와 인간 생활에서 아프리카에 네 백만 년 전입니다. 하는 방법을 연구한 다른 영장류 응답 PtERV1,2007 년에는 연구자들에서 프레드 허친슨 암연구센터에서 시애틀에 사용되는 많은 무작위로 변화된 사본의 PtERV1 에서 침팬지는 게놈 재 PtERV1 순서와 다시 만들이 고대 레트로바이러스. 그런 다음 수행되는 실험을 보는 방법론이 인간의 큰 원숭이의 버전 TRIM5a 유전자 수를 제한 활동이 부활하신 PtERV1 바이러스입니다. 그들의 결과를 나타내는 가장 가능성이 하나의 변화에서는 인간의 TRIM5a 활성화는 우리의 조상들이 싸움을 PtERV1 감염보다 더 효과적으로 우리 영장류의 사촌을 수 있습니다.그러나 한 종류의 레트로 바이러스를 물리 치는 것이 반드시 다른 사람들에 대한 지속적인 성공을 보장하지는 않습니다. 인간 TRIM5a 의 변화가 우리가 PtERV1 에서 살아남는 데 도움이되었을지라도,이 같은 교대는 우리가 HIV 와 싸우는 것을 훨씬 어렵게 만듭니다. 이 발견은 연구자들이 HIV 감염이 인간의 에이즈로 이어지지 만 비인간 영장류에서는 덜 빈번하게 발생하는 이유를 이해하는 데 도움이된다. 분명히 진화는 한 걸음 앞으로 나아가고 두 걸음 뒤로 물러 설 수 있습니다. 때로는 과학적 연구가 같은 방식으로 느껴집니다. 우리는 독특한 인간 특성의 유전 적 기초를 설명하기위한 많은 흥미로운 후보자를 확인했습니다. 그러나 대부분의 경우,우리는 이러한 게놈 서열의 기능에 대한 기본 사항 만 알고 있습니다. 우리의 지식의 격차는 단백질을 암호화하지 않는 HAR1 및 HAR2 와 같은 영역에 대해 특히 크다.

이러한 빠르게 진화하는 시퀀스는 앞으로 나아갈 길을 가리 킵니다. 의 이야기를 만든 것이 우리 인간은 아마에 초점을 맞출 것에 변경이 우리의 단백질 빌딩 블록 오히려 어떻게 진화 조립에서 이러한 블록 새로운 방법을 변경하여 언제 어디서 몸에서 다양한 유전자를 켜고 꺼집니다. 실험 전산 연구 방법에 따라 지금의 수천에 있는 실험실 세계의 약속을 명료 무엇인가에서는 98.5%의 지놈지 않는 코드는 단백질이다. 그것은 매일 쓰레기와 같이 점점 더 적게 찾고 있습니다.