Anzeige
Results from a comparative analysis of the human, chimpanzee, rhesus macaque and other genomes reported in the journal Science suggest our evolution may have been driven not only by sequence changes in genes, but by changes in areas of the genome once thought of as "junk DNA."
Those changes activated genes in primordial thumb and big toe in a developing mouse embryo, the researchers found.
"Our study identifies a potential genetic contributor to fundamental morphological differences between humans and apes," said James Noonan, Assistant Professor of Genetics in the Yale University School of Medicine and the senior author of the study.
Researchers have long suspected changes in gene expression contributed to human evolution, but this had been difficult to study until recently because most of the sequences that control genes had not been identified. In the last several years, scientists have discovered that non-coding regions of the genome, far from being junk, contain thousands of regulatory elements that act as genetic "switches" to turn genes on or off.
An indication of their biological importance, many of these non-coding sequences have remained similar, or "conserved," even across distantly related vertebrate species such as chickens and humans. Recent functional studies suggest some of these "conserved non-coding sequences" control the genes that direct human development.
In collaboration with scientists at Lawrence Berkeley National Laboratory in California, the Genome Institute of Singapore, and the Medical Research Council in the United Kingdom, Noonan searched the vast non-coding regions of the human genome to identify gene regulatory sequences whose function may have changed during the evolution of humans from our ape-like ancestors.
Noonan and his colleagues looked for sequences with more base pairs in humans than in other primates. The most rapidly evolving sequence they identified, termed HACNS1, is highly conserved among vertebrate species but has accumulated variations in 16 base pairs since the divergence of humans and chimpanzees some 6 million years ago. This was especially surprising, as the human and chimpanzee genomes are extremely similar overall, Noonan said.
Using mouse embryos, Noonan and his collaborators examined how HACNS1 and its related sequences in chimpanzee and rhesus monkey regulated gene expression during development. The human sequence activated genes in the developing mouse limbs, in contrast to the chimpanzee and rhesus sequences. Most intriguing for human evolution, the human sequence drove expression at the base of the primordial thumb in the forelimb and the great toe in the hind limb. The results provided tantalizing, but researchers say preliminary, evidence that the functional changes in HACNS1 may have contributed to adaptations in the human ankle, foot, thumb and wrist-- critical advantages that underlie the evolutionary success of our species.
However, Noonan stressed that it is still unknown whether HACNS1 causes changes in gene expression in human limb development or whether HACNS1 would create human-like limb development if introduced directly into the genome of a mouse.
"The long-term goal is to find many sequences like this and use the mouse to model their effects on the evolution of human development," Noonan said.
Bill Hathaway | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.yale.edu
Weitere Berichte zu: chimpanze > Chimpanzee > Expression > genetic switches > Genome > HACNS1 > human genome > junk DNA > non-coding > Noonan > rhesus macaque > sequence
Stem-cell-growing surface enables bone repair
24.05.2012 | University of Michigan
Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit
24.05.2012 | Institut für Photonische Technologien
Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück.
Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.
„Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, ...
Die Quantenphysik beschreibt physikalische Vorgänge in Festkörpern und anderen Vielteilchensystemen auch mit Hilfe von Quasiteilchen.
Innsbrucker Physikern um Rudolf Grimm ist es nun erstmals gelungen, ein neues Quasiteilchen - ein repulsives Polaron - in einem Quantengas experimentell zu erzeugen. Die Forscher berichten darüber in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.
Ultrakalte Quantengase sind ein ideales Experimentierfeld, um physikalische Phänomene in Festkörpern zu simulieren. Unter streng kontrollierten Bedingungen ...
Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.
Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.
Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...
Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen
Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...
Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.
Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.
Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...
Anzeige
Anzeige

Energieversorger vor dem Umbruch
24.05.2012 | Studien Analysen
Stem-cell-growing surface enables bone repair
24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit
24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
NieKE Themenforum: Ökonomie - Tierschutz - Lebensmittelsicherheit
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Nachhaltigkeit in der Schifffahrt: Werte vs. Wertschöpfung
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Wissenschaft und Öffentlichkeit
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten