Para saintis telah lama berdebat tentang punca utama pengembangan jenis sel otak vertebrata. Adakah ia didorong oleh penggandaan genom keseluruhan yang jarang berlaku, atau oleh pengumpulan banyak penggandaan gen berskala kecil secara beransur-ansur? Kajian ini secara konklusif menyelesaikan perdebatan tersebut.
Dengan menganalisis transkriptom sel tunggal daripada lima spesies—manusia, tikus, cicak, lamprey (sejenis ikan tanpa rahang purba), dan amphioxus (haiwan invertebrata yang berkait rapat dengan vertebrata)—pasukan penyelidik dapat menunjukkan bukti yang jelas. Mereka mendapati bahawa pasangan gen yang dikekalkan daripada peristiwa WGD, yang dipanggil 'ohnologue', diperkaya secara tidak seimbang dan bertindak sebagai penanda untuk jenis sel otak yang berbeza. Peranan mereka jauh lebih menonjol berbanding gen yang diduplikasi melalui laluan lain .
Menariknya, kajian ini mendapati bahawa kebanyakan gen pendua tidak terus mengembangkan fungsi yang sepenuhnya baharu. Sebaliknya, ia melalui proses yang dipanggil subfungsionalisasi, di mana pasangan gen tersebut membahagikan peranan gen leluhur antara satu sama lain. Proses ini dimantapkan lagi oleh tekanan pemilihan dos. Secara ringkasnya, ini membolehkan jenis sel leluhur yang lebih umum berpecah kepada bentuk yang lebih khusus.
Sebagai contoh, dalam amphioxus, gen pengawal selia utama didapati aktif secara meluas merentas pelbagai sel. Walau bagaimanapun, dalam vertebrata, versi pendua gen-gen yang sama ini digunakan dalam jenis sel yang berbeza, membantu mewujudkan identiti selular yang tersendiri .
Penemuan ini menekankan kesan yang mendalam dan berkekalan daripada dua peristiwa penggandaan genetik purba ini. Penulis kanan kajian, Profesor Sebastian Shimeld (Universiti Oxford), merumuskan: "Penemuan kami mendedahkan bahawa dua peristiwa penggandaan genetik adalah asas dalam membolehkan evolusi otak yang kompleks. Dengan menduplikasi setiap gen dalam genom, alam semula jadi memperoleh bahan mentah yang boleh digunakan semula untuk membina jenis sel otak yang baharu."
Pengarang bersama, Profesor Peter Holland, menambah perspektif yang menarik: "Sel otak baharu memerlukan gen baharu. Dan bukan sebarang gen—ini adalah gen tambahan yang dihasilkan oleh penggandaan DNA secara tidak sengaja sebelum ikan pertama berenang di laut."
Kajian ini bukan sahaja melihat masa lalu. Pasukan penyelidik menunjukkan bahawa ohnologue terus mendefinisikan jenis sel baharu walaupun dalam struktur otak yang baru berevolusi seperti serebelum. Ini menunjukkan kesan evolusi yang sistematik dan berterusan, membuktikan bahawa peristiwa WGD tersebut telah mempotensikan evolusi jenis sel otak vertebrata selama ratusan juta tahun selepas ia berlaku .
Para saintis telah lama berdebat tentang punca utama pengembangan jenis sel otak vertebrata. Adakah ia didorong oleh penggandaan genom keseluruhan yang jarang berlaku, atau oleh pengumpulan banyak penggandaan gen berskala kecil secara beransur-ansur? Kajian ini secara konklusif menyelesaikan perdebatan tersebut.
Dengan menganalisis transkriptom sel tunggal daripada lima spesies—manusia, tikus, cicak, lamprey (sejenis ikan tanpa rahang purba), dan amphioxus (haiwan invertebrata yang berkait rapat dengan vertebrata)—pasukan penyelidik dapat menunjukkan bukti yang jelas. Mereka mendapati bahawa pasangan gen yang dikekalkan daripada peristiwa WGD, yang dipanggil 'ohnologue', diperkaya secara tidak seimbang dan bertindak sebagai penanda untuk jenis sel otak yang berbeza. Peranan mereka jauh lebih menonjol berbanding gen yang diduplikasi melalui laluan lain .
Menariknya, kajian ini mendapati bahawa kebanyakan gen pendua tidak terus mengembangkan fungsi yang sepenuhnya baharu. Sebaliknya, ia melalui proses yang dipanggil subfungsionalisasi, di mana pasangan gen tersebut membahagikan peranan gen leluhur antara satu sama lain. Proses ini dimantapkan lagi oleh tekanan pemilihan dos. Secara ringkasnya, ini membolehkan jenis sel leluhur yang lebih umum berpecah kepada bentuk yang lebih khusus.
Sebagai contoh, dalam amphioxus, gen pengawal selia utama didapati aktif secara meluas merentas pelbagai sel. Walau bagaimanapun, dalam vertebrata, versi pendua gen-gen yang sama ini digunakan dalam jenis sel yang berbeza, membantu mewujudkan identiti selular yang tersendiri .
Penemuan ini menekankan kesan yang mendalam dan berkekalan daripada dua peristiwa penggandaan genetik purba ini. Penulis kanan kajian, Profesor Sebastian Shimeld (Universiti Oxford), merumuskan: "Penemuan kami mendedahkan bahawa dua peristiwa penggandaan genetik adalah asas dalam membolehkan evolusi otak yang kompleks. Dengan menduplikasi setiap gen dalam genom, alam semula jadi memperoleh bahan mentah yang boleh digunakan semula untuk membina jenis sel otak yang baharu."
Pengarang bersama, Profesor Peter Holland, menambah perspektif yang menarik: "Sel otak baharu memerlukan gen baharu. Dan bukan sebarang gen—ini adalah gen tambahan yang dihasilkan oleh penggandaan DNA secara tidak sengaja sebelum ikan pertama berenang di laut."
Kajian ini bukan sahaja melihat masa lalu. Pasukan penyelidik menunjukkan bahawa ohnologue terus mendefinisikan jenis sel baharu walaupun dalam struktur otak yang baru berevolusi seperti serebelum. Ini menunjukkan kesan evolusi yang sistematik dan berterusan, membuktikan bahawa peristiwa WGD tersebut telah mempotensikan evolusi jenis sel otak vertebrata selama ratusan juta tahun selepas ia berlaku .