بیشترین اختلاف بین انسان و شامپانزه ناشی از تنظیم ژن است

اختلافات وسیع بین انسان و شامپانزه بیشتر ناشی از تغییرات موجود در تنظیم ژن تا اختلاف در خود ژنها است. محققانی از یال(Yale)، دانشگاه شیکاگو و انستیتوی هال(Hall) در پارک ویل ، ویکتوریا، استرالیا در 9 مارس 2006 در ژورنالNature  این موضوع را مورد بحث قرار داده اند.

دانشمندان  شواهد جدیدی برای یک تئوری 30 ساله عرضه کرده اند که در یک مقاله قدیمی از ماری کلایر کینگ و آلن ویلسون (Mary-Claire King & Allan Wilson) از برکلی پیشنهاد شده بود. این مقاله در سال 1975 بیان کرده بود که شباهت ژنها بین انسان و شامپانزه  99 درصد است و در آن پیشنهاد شده بود که تغییر بیان ژن بیش از تغییر در رمز گذاری ژن، ممکن است چگونگی تغییرات بسیار اندک ژنتیکی که می تواند اختلافات وسیع  رفتاری و آناتومی بین  این دو را ایجاد کند را توضیح دهد.
با استفاده از تکنولوژی آرایه ژنی، برای اندازه گیری میزان بیان ژن از هزاران ژن  همزمان، این مطالعه نشان می دهد، همچنانکه انسانها از اجداد میمونی خود در 5 میلیون سال پیش، مشتق شده اند، ژنهای مربوط به فاکتورهای رونویسی کننده، که بیان ژنهای دیگر را کنترل می کنند، احتمالا الگوهای بیان خودشان را بصورتی تغییر داده اند، که ژنهایی، آنها را تنظیم می کنند. به دلیل آنکه آنها بر فعالیت بسیاری از اهداف ژنتیکی تاثیر می گذارند، تغییرات اندک در بیان این ژنهای تنظیمی می تواند  اثر بسیار شدیدی داشته باشد.
به گفته پروفسور گیلاد (Gilad)، استاد ژنتیک انسانی در دانشگاه شیکاگو، "زمانی که ما بیان ژن را بررسی می کنیم، تغییرات نسبتا اندکی در 65 میلیون سال تکامل اورانگوتان ها و شامپانزه ها می یابیم، بدنبال تغییر سریع، در طی 5 میلیون سال  مربوط به دودمان انسانی، تغییرات روی این گروه خاص از ژنها متمرکز بوده است. این تکامل سریع در فاکتورهای رو نویسی تنها در انسانها رخ داده است."
 به گفته پروفسور کوین وایت (Kevin White) استاد ژنتیک، اکولوژی و تکامل "مدت 30 سال دانشمندان تصور می کردند که تنظیم ژن در تکامل انسان نقشی محوری  داشته است. علاوه بر تایید این نظریه که تغییراتی که در تنظیم ژن ، بخش اصلی تاریخچه تکاملی ماست، این نتایج جدید ، به توضیح  این نکته که فاکتورهای  تنظیمی ممکن است حداقل در بعضی بافت ها اهمیت داشته باشند، کمک می کند. این موضوع به باز شدن دریچه ای برای تشریح عملکرد نقش تنظیم ژن در طی تکامل انسان جدید، کمک می نماید."
برای اندازه گیری تغییرات بیان ژن در گونه های مختلف ، وایت و گیلاد  (White & Gilad) اولین آرایه ژنی چند گونه ای را ابداع نمود . این روش به آنها امکان می دهد که  در سطح بیان بیش از 1000 ژن بین انسانها، شامپانزه ها، اورانگوتانها و میمونهای دنیای قدیم (Rhesus macaques)  که حدود 70 میلیون سال تکامل را نشان می دهد، مقایسه شود. برای این که نمونه ها قابل مقایسه شوند، محققان بافت کبد، یکی از همانند ترین منابع، پنج نر بالغ از هر کدام از چهار گونه را مطالعه کردند.

 آنها تحقیقات شان را روی سطوح بیان ژن دو سری ژن که در هر  چهار گونه بدون تغییر باقی مانده اند، متمرکز کردند و نشان دادند که نیاز کمی برای اصلاح و یا تغییر وجود داشته است و آنهایی که شدیدا تغییر کرده اند، معمولا در نسل انسان، نشانه ای از انگیزه ای قوی برای  سازگاری با تغییرات محیطی بوده است .
 از  بین 1056 ژن از هر چهار گونه، 60 درصد، سطوح بیان نسبتا ثابتی در هر چهار گونه داشتند. به نظر می رسد سطح بیان این ژنها به مدت  70 میلیون  سال ثابت باقی مانده است و این نشان می دهد که تنظیم آنها تحت فشار تکاملی است.
 بسیاری از این  ژنها در فرآیند های پایه ای  سلولی شرکت دارند. محققان پیشنهاد می کنند که تغییر تنظیم  این ژنهای پایه و اجدادی، ممکن است زیان آور باشد. در حقیقت پنج تا از 100 تا با ثبات ترین ژنها، دارای سطوح بیان تغییر یافته در سرطان کبد می باشند . 
زمانی که آنها ژنهای انسانی را با سطوح بیانی که بطور معنی داری بالاتر و پایین تر هستند، بررسی کردند، 14 ژن با افزایش بیان و 5 ژن با کاهش بیان، پیدا شدند. در حالی که تنها 10 درصد ژنها فاکتورهای رو نویسی بودند ، 42درصد ژنها با افزایش بیان در انسانها همراه بودند. هیچ  کدام از آنهایی که بیان پایین تری داشتند ، فاکتورهای رونویسی  نبودند، به نظر دانشمندان ، این الگو با انتخاب  جهت دار سازگار است .
مطالعات قبلی نشان دادند که بسیاری از این ژنهای یکسان در انسان ها نیز سریعا تکامل یافته اند و تغییراتی در ترادف رمز گذاری و نیز در سرعت های بیان آنها تجمع یافته است. این محققان اضافه می کنند این یافته ها چنین احتمالی را نشان می دهند که عملکرد و تنظیم فاکتورهای رونویسی به طور ذاتی در نسل انسان تغییر یافته است.
این یک روش بسیار موثر برای ایجاد تغییرات بزرگ با تلاشی بسیار اندک است ( طبق نظریه گیلاد ). به وسیله تغییر فاکتورهای رونویسی ، کل شبکه تنظیمی می تواند با جهش های بسیار اندک، تغییر کند .
وی می گوید پرسش اصلی این است که چرا انسانها تا این اندازه متفاوت هستند، چه نوع تغییرات  محیطی یا روش زندگی  چنین  تغییر سریعی در بیان ژنها، در این مورد در  کبد، در انسانها و نه در دیگر نخستیان ایجاد می کند؟ 
 به اعتقاد وی بخشی از جواب در تغییرات سریع رژیم غذایی است که احتمالا در استفاده از آتش و مصرف غذای پخته مربوط می شود. وی می گوید: هیچ یک از جانوران غذای پخته نمی خورند، شاید چیزی در فرآیند پختن، نیازهای بیوشیمیایی برای دسترسی حداکثر به مواد غدایی و نیز نیاز به فرآیندهای یافتن  سموم طبیعی در غذاهای گیاهی و جانوری را تغییر داده است.
گیلاد می گوید: این فقط اولین سری از مطالعات مشابهی است که تغییرات بیان ژن در طی تکامل را بررسی خواهد کرد. مراحل بعد، بررسی آرایش ژنها و تمرکز روی انواع دیگر بافتی خواهد بود .

منبع: University of Chicago Medical Center, 10 March 2006