DNA Manusia Pada Tikus Menghasilkan Embrio Unik

Ukuran otak manusia berkembang secara drastis selama evolusi dan ini memberikan kita kemampuan yang unik dalam menggunakan bahasa yang abstrak dan kemampuan untuk melakukan perhitungan matematika yang kompleks. Tapi bagaimana otak manusia bisa lebih besar dari simpanse padahal hampir semua gen kita sama?

Embrio tikus dengan otak yang besar

Ilmuwan Duke telah menunjukkan bahwa hal itu dapat memudahkan kita dalam memilih kode genetik antara simpanse dan manusia lalu kemudian memvisualisasikannya pada perkembangan embrio tikus.

Tim menemukan bahwa manusia dilengkapi dengan perbedaan kecil dalam regulator tertentu pada aktivitas gen, dijuluki HARE5, bahwa ketika dimasukkan ke dalam embrio tikus, menyebabkan otak tikus tersebut menjadi 12% lebih besar daripada HARE5 yang berasal dari simpanse.
Temuan ini dapat memberikan wawasan tentang bagaimana otak manusia itu istimewa, tapi juga mengapa orang mendapatkan beberapa penyakit seperti autisme dan penyakit Alzheimer, sedangkan simpanse tidak.

"Saya pikir kami baru saja menggali permukaannya, dalam hal apa yang bisa kita dapatkan dari studi semacam ini," kata Debra Silver, asisten profesor genetika molekuler dan mikrobiologi di Duke University Medical School. "Ada beberapa kandidat yang benar-benar menarik lain yang kami temukan dan dapat membawa kita untuk lebih memahami keunikan otak manusia."

Setiap genom berisi ribuan bit pendek DNA yang disebut 'enhancer,' yang berperan untuk mengontrol aktivitas gen. Beberapa di antaranya unik pada manusia. Beberapa aktif di jaringan tertentu.

Dalam studi baru ini, para peneliti menambang data genom dari manusia dan simpanse, untuk menemukan enhancer yang mengatur jaringan otak pada awal perkembangannya. Mereka memprioritaskan enhancer yang berbeda antara kedua spesies tersebut.

Pada awalnya muncul 106 calon, enam dari mereka dekat dengan gen yang diyakini terlibat dalam perkembangan otak. Kelompok ini dinamakan HARE1 sampai HARE6.

Kandidat terkuat adalah HARE5 untuk lokasi kromosom yang dekat dengan gen yang disebut Frizzled 8, ini merupakan bagian dari jalur molekuler terkenal dan terlibat dalam perkembangan otak dan penyakit. Kelompok peneliti ini memutuskan untuk fokus pada HARE5 dan kemudian menunjukkan bahwa hal itu mungkin menjadi penambah untuk Frizzled8 karena kedua urutan DNA ini melakukan kontak fisik dalam jaringan otak.

HARE5 pada manusia dan simpanse hanya berbeda 16 huruf dalam kode genetik mereka. Namun, dalam embrio tikus para peneliti menemukan bahwa enhancer manusia lebih aktif secara umum dari enhancer simpanse.

"Apa yang benar-benar menarik tentang hal ini adalah bahwa perbedaan aktivitas yang terdeteksi pada saat yang kritis dalam perkembangan otak: ketika sel-sel saraf progenitor yang berkembang biak dan berkembang jumlahnya sebelum memproduksi neuron," kata Silver.

Para peneliti menemukan bahwa pada embrio tikus yang dilengkapi dengan Frizzled8 di bawah kendali HARE5 manusia, sel-sel progenitornya yang menjadi neuron berkembang biak lebih cepat dibandingkan dengan HARE5 dari simpanse, akhirnya menyebabkan lebih banyak neuron.
Sebagai embrio tikus yang mendekati akhir kehamilan, perbedaan ukuran otak mereka menjadi terlihat jelas dengan mata telanjang. Mahasiswa pascasarjana Lomax Boyd mulai membedah otak dan melihat mereka di bawah mikroskop.

Semua mengatakan tikus dengan HARE5 manusia memiliki otak 12% lebih besar dibandingkan dengan tikus yang mendapat HARE5 dari simpanse . Neokorteks, yang terlibat dalam fungsi yang lebih tinggi seperti bahasa dan penalaran adalah wilayah otak yang berkembang.

Memproduksi daftar pendek kandidat kuat itu sendiri merupakan prestasi, dicapai dengan menerapkan filter yang tepat untuk analisis genom manusia dan simpanse, kata rekan penulis Gregory Wray, profesor biologi dan direktur Duke Center for Genomic dan Komputasi Biologi.
"Banyak orang lain telah mencoba ini dan gagal," kata Wray. "Kami sudah kenal orang lain yang telah melihat gen yang terlibat dalam evolusi ukuran otak, mereka menguji dan melakukan percobaan dengan jenis yang sama seperti yang kami lakukan dan tidak berhasil."

Tim Duke berencana untuk mempelajari HARE5 manusia dan HARE5 simpanse dalam tikus saat menjadi dewasa, kemungkinan perbedaan dalam struktur otak dan perilaku. Kelompok ini juga berharap untuk mengeksplorasi peran urutan HARE lainnya dalam perkembangan otak.

"Apa yang kami temukan adalah bagian dari dasar genetik untuk mengapa kita memiliki otak yang lebih besar," kata Wray.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel