Γενετική μηχανική: Ένα εκατομμύριο χρόνια εξέλιξης σε μια στιγμή

Η εξέλιξη των χρωμοσωμάτων σε ένα είδος μπορεί να απαιτεί ένα εκατομμύριο χρόνια στη φύση, ερευνητές στην Κίνα όμως κατάφεραν να πετύχουν αυτήν την εξέλιξη σε ποντίκια εργαστηρίου κατά βούληση. Η νέα τεχνική που χρησιμοποίησαν περιλαμβάνει γενετική μηχανική και βλαστοκύτταρα και μπορεί να μας αποκαλύψει περισσότερα για τις αλλαγές των χρωμοσωμάτων που επηρεάζουν την εξέλιξη των ειδών με το χρόνο.

Η γονιδιωματική αποτύπωση συχνά χάνεται, δηλαδή η πληροφορία για το ποια γονίδια πρέπει να είναι ενεργά, εξαφανίζεται στα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα, περιορίζοντας την πολλαπλότητα και τη γενετική μηχανική. Πρόσφατα ανακαλύψαμε πως αν διαγράψουμε τρεις αποτυπωμένες περιοχές, μπορούμε να καθιερώσουμε ένα σταθερό σχεδιασμό αποτύπωσης στα κύτταρα.

Οι ερευνητές κατάφεραν μία ένωση μεσαίου μεγέθους χρωμοσωμάτων με μεγαλύτερου μεγέθους σε δύο διαφορετικές κατευθύνσεις, καταλήγοντας σε τρεις διαφορετικές δομές. Η ένωση των μεσαίων χρωμοσωμάτων ήταν η πιο επιτυχημένη όσον αφορά το γενετικό κώδικα που περνά στους απογόνους των ποντικιών. Βρήκαν μάλιστα πως η κατανομή των χρωμοσωμάτων είναι κρίσιμο κομμάτι στην αναπαραγωγική απομόνωση, ένα σημείο-κλειδί στην εξέλιξη και διαχωρισμό των ειδών.

Τα ποντίκια εργαστηρίου διατήρησαν ένα καρυότυπο 40 χρωμοσωμάτων ακόμα και μετά από 100 χρόνια τεχνητής αναπαραγωγής. Σε μεγαλύτερες χρονικές περιόδους ωστόσο, οι καρυοτυπικές αλλαγές που προκαλούνται από ανακατανομές των χρωμοσωμάτων είναι κοινές. Τα τρωκτικά έχουν 3.2 με 3.5 ανακατανομές ανά εκατομμύριο χρόνια, ενώ τα πρωτεύοντα θηλαστικά έχουν 1.6.

Πρακτικά, οι μεγάλες αλλαγές στην χρωμοσωματική ανακατανομή έχουν βοηθήσει τα εξελικτικά μονοπάτια των προγόνων του ανθρώπου. Τα χρωμοσώματα που παραμένουν ξεχωριστά στους γορίλες για παράδειγμα, έχουν ενωθεί σε ένα χρωμόσωμα στο ανθρώπινο γονιδίωμα. Τέτοιου είδους αλλαγές συμβαίνουν μία φορά κάθε μερικές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια.

Τι σημαίνει η έρευνα αυτή για τον άνθρωπο; Είναι φυσικά ακόμα πολύ νωρίς, μιας και μιλάμε για μια πρωτιά σε αυτόν τον τομέα, αλλά στο μέλλον μπορεί να μας δοθεί η δυνατότητα να διορθώσουμε προβληματικά χρωμοσώματα στις γενιές των ανθρώπων, που οδηγούν σε προβλήματα όπως η παιδική λευχαιμία.

Αποδείξαμε πειραματικά πως η ανακατανομή των χρωμοσωμάτων είναι η κινητήριος δύναμη πίσω από την εξέλιξη των ειδών και είναι σημαντική για την αναπαραγωγική απομόνωση, παρέχοντας μία πιθανή οδό για μεγάλης κλίμακας γενετικής μηχανικής στα θηλαστικά.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Science.