Gli esperimenti sulle corse a lunga distanza possono rivelare le origini genetiche dell'umanità

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Sommario:

Anonim

Per mesi, un team di ricercatori a San Diego ha osservato che i topi geneticamente modificati funzionano.

Gli scienziati stanno cercando di scoprire gli effetti di un piccolo gene che non ha funzionato correttamente negli esseri umani per milioni di anni. I topi hanno recentemente terminato i loro allenamenti e i risultati, pubblicati in Atti della Royal Society B, suggeriscono che questo dettaglio genetico non solo rende gli uomini grandi corridori, ma potrebbe potenzialmente svolgere un ruolo importante nella nostra evoluzione.

Ci sono molte teorie su quali caratteristiche distinti antenati umani dal pacchetto. Si è persino fatto uso di funghi magici e capito quali strumenti usare. La distanza a velocità moderata (chiamata anche "ipotesi di resistenza alla corsa") è un'altra teoria, perché è una delle poche cose fisiche a cui gli umani sembrano essere bravi, spiega Ajit Varki, Ph.D., autore senior dello studio e un professore di medicina cellulare e molecolare all'Università della California, a San Diego.

Il lavoro di Varki presenta una teoria centrata attorno a un cambiamento genetico cruciale che crede che abbia dato ai nostri muscoli il potere di percorrere quelle distanze e colonizzare gran parte del mondo. Non è un gene, ma piuttosto una cancellazione di un DNA cruciale che rende inutile. Questo documento suggerisce che questo gene paralizzato, chiamato CMAH, si è verificato circa due milioni di anni fa, all'incirca lo stesso quando alcune manciate di antenati umani iniziarono a lasciare l'Africa.

"Due milioni di anni fa emerge questo lignaggio chiamato omosessuale che alla fine ha dato origine a noi. Probabilmente avevano muscoli forti come i primi umani moderni, e probabilmente hanno iniziato a correre, a cacciare ea fare ogni genere di cose ", dice Varki. Inverso. "Così abbiamo notato la coincidenza: che la nostra mutazione è probabilmente avvenuta nello stesso periodo".

L'origine genetica di omosessuale ?

Oggi, gli esseri umani moderni non hanno ancora un gene CMAH funzionante, ma molte altre creature dalle mucche agli scimpanzé lo fanno. Quando Varki ha eliminato il gene CMAH nei topi affetti da distrofia muscolare, ha notato che presentavano sintomi della malattia non simili a quelli umani. Ma erano anche bravi in ​​un altro tratto distintamente umano: la corsa a distanza.

"Quindi uno studente laureato ha afferrato un tapis roulant e ci abbiamo provato," dice. "Basso ed ecco, i topi sono saliti direttamente fuori dalla scatola. Anche senza allenamento, erano già più bravi a correre dei topi originali."

I topi senza CMAH avevano una resistenza di corsa del 30 percento maggiore rispetto alla popolazione di controllo. In media, hanno registrato un ulteriore 20 percento e un 12 percento più veloce.

Ha anche notato un altro aspetto importante che crede che rafforzi il suo caso che perdere CMAH ha contribuito a cementare l'importanza della corsa a distanza nell'evoluzione umana. I topi con CMAH eliminati hanno visto la fertilità diminuisce con topi che avevano ancora il gene. In breve, hanno avuto molto più successo nella riproduzione con altri topi senza CMAH. Se questo effetto si fosse verificato negli umani milioni di anni fa, potrebbe aver contribuito a correggere la delezione nella popolazione, creando un cambiamento genetico sostenuto che esiste ancora oggi.

"Se mettiamo insieme queste due cose, ma stiamo ancora cercando una prova esatta di ciò, questo suggerisce che questa è l'origine del genere homo", aggiunge. “

Ma oggi, Vary aggiunge che questa cancellazione è un'arma a doppio taglio. Anche se i topi con delezioni CMAH erano atleti superbi, erano anche inclini al diabete per una malattia comune che colpisce oggi gli esseri umani. Anche al basale, questi topi avevano sostenuto alti livelli di glucosio nel sangue, uno dei principali fattori di rischio delle malattie.

"Si scopre che questi topi sono più inclini al diabete di tipo II, dice. Tutti pensano che il diabete sia una cosa veramente brutta. Ma se stai vivendo un periodo di fame non è una cattiva idea mantenere i livelli di glucosio in su."

Al giorno d'oggi, non è più così, ma la cancellazione rimane, forse un precedente vantaggio evolutivo che è diventato una maledizione moderna.

Un indizio nella catena di zucchero cellulare

La perdita funzionale di CMAH in entrambi questi topi e gli esseri umani crea un cambiamento nel modo in cui i muscoli elaborano l'ossigeno, rendendoli più resistenti alla fatica. L'esperimento di Varki lo dimostrò: i topi con CMAH raggiunsero l'affaticamento muscolare tre minuti in un test di corsa forzata, mentre quelli senza il gene durarono in media sette minuti.

Ma nota anche che il CMAH ha effetti su ogni cellula del corpo non solo le cellule muscolari. In particolare colpisce una "fitta foresta" di catene di zucchero che giacciono su ogni cellula. La formazione dell'ultimo anello di queste catene è l'acido siasalico. Molte creature nel mondo producono due tipi di acidi siasalici perché possono convertire un tipo in un altro attraverso un enzima (un lavoratore molecolare che fa accadere le cose nel corpo) prodotto dal gene CMAH. Ma gli umani non si può fa succedere questa conversione

"Negli umani abbiamo perso la capacità di convertire il primo tipo nel secondo tipo", spiega. "Quindi siamo un tipo in eccesso di un tipo, e manca l'altro tipo. E sembra una cosa sottile, ma questi acidi sialici sono così certo che hanno così tante funzioni."

Questa piccola differenza biochimica non influisce direttamente sul modo in cui i nostri muscoli elaborano l'ossigeno, ma è il modo in cui la squadra di Varki cercherà prove a supporto della sua ipotesi che questo gene sia alla base del genere omosessuale nella documentazione sui fossili. Questo acido siasalico che gli umani hanno in abbondanza lascia dietro di sé una traccia molecolare: un metabolita che può sopravvivere nei fossili. Il passo successivo è vedere quando nei reperti fossili iniziamo a vedere livelli più alti di quella falsa molecola.

È un semplice gioco di lavoro investigativo, se riesce a mettere le mani su quei pochi, preziosi campioni che abbiamo a disposizione e ad eseguire questa ricerca in una ricerca in modo non distruttivo. Tha detto che questo esperimento dovrà anche essere replicato - la versione del mouse di CMAH potrebbe differire da quella umana, dopo tutto.

"È solo una di quelle intuizioni in cui tutto si adatta", aggiunge. "Ma la prova deve venire dal fatto di guardare effettivamente i fossili."

Anche se non può confermare la sua ipotesi evolutiva, i suoi risultati sperimentali hanno rivelato un fatto importante: anche se odi di correre, i tuoi geni indicano probabilmente meglio di quello che pensi.

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