Vücut kütlesine kıyasla insanlar oldukça büyük bir beyine sahiptir. İnsanların neden bu denli büyük bir beyine sahip olduğu ise uzun zamandır bilim insanlarının cevaplamaya çalıştığı evrimsel bir gizem olarak varlığını koruyor. Ancak bazı araştırmacılar, yalnızca Homo sapiens'te bulunan spesifik bazı genlere odaklanarak bir cevap geliştirmeye çalışıyor. 

ARHGAP11B geni, yalnızca insanlarda bulunan ve beynin dil ve planlama gibi üst seviye bilişsel fonksiyonlardan sorumlu kısmı olan neokorteksi genişletmedeki rolü ile bilinir. 18 Haziran'da (2020) Science'da yayımlanan çalışmada, araştırmacılar, insanlara benzerlikleriyle bilinen ancak bu geni taşımayan bir primat türü olan marmosetlerin (ipek maymun) fetuslarına bu genin aktarımını yaptılar. 101 günün ardından, maymunların gelişen beyinlerinin neokortekslerinin daha büyük olduğu ve gene sahip olmayan normal maymunların beyin dokusundan çok daha fazla kıvrımlı yapıda olduğu görüldü. 

Beynin bu kısmında daha fazla kıvrım olması önemlidir, çünkü bu kıvrımlar; beynin kafatasına göre çok büyük olmasını engellerken, beyin hücrelerinin ya da nöronların bulunabileceği yüzey alanının da genişlemesini mümkün kılar. İnsan geninin başka bir primatın beyninde benzer bir amacı yerine getirdiğini göstermek, insanların nasıl evrimleşmiş olabileceği konusunda yeni bir fikir verir ve beyin hastalıkları konusunda da gelecekteki tedavilere bir yol gösterebilir.

Güçlendirilmiş Beyin

ARHGAP11B geni, şempanze ve insan atalarının evrimsel ayrışmasından çok uzun olmayan bir süre sonra, yaklaşık 5 milyon yıl önce ortaya çıkmıştır. Söz konusu bu gen, ARHGAP11A isimli bir başka genin kopyalanması ya da eşlenmesi sırasında görülen bir mutasyon sonucu oluşmuştur. Ancak, "atasal B" versiyonu olarak bilinen, ARHGAP11B geninin 5 milyon yıl önceki versiyonu, insanların bugün sahip olduğu gen değildir. Bilim insanları, 1,5 milyon ila 500.000 yıl önce insan atalarında başka bir ARHGAP11B mutasyonunun meydana geldiğini ve araştırmacıların son çalışmalarında kullandıkları insana özgü geni yarattığını düşünüyorlar.

Araştırmacılara göre, genin, gelişimdeki ilgili beyin kök hücrelerini büyütme kabiliyeti için kesinlikle insana özgü dizilimi gereklidir. Geçmişte yapılan çalışmalar, genin “yeni B” versiyonuna sahip olacak şekilde gen düzenlemesi yapılmış farelerde ve gelinciklerde benzer etkiler göstermiştir. Ancak bu hayvan modelleri, genin insanlardaki biçimiyle aynı şekilde çalıştığı anlamına gelmesi için yeterli değildi. Dolayısıyla, insanlara çok yakın bir model canlı kullanmak gerekiyordu, bunun için de marmosetler (ipek maymunu) ve makaklar iki mümkün seçenek olarak duruyordu. 

Marmosetler daha iyi bir model olabilirdi, çünkü makak neokorteksi bizim neokorteksimize kıvrım ve büyüklük anlamında çok benzer özelliklere sahiptir. Oysa marmoset neokorteksi, boyut olarak hem çok küçük hem de kıvrımı çok daha azdır. Dolayısıyla, çalışma sonunda marmoset neokorteksinin şekil ve büyüklüğünde meydana gelebilecek herhangi bir değişim kolaylıkla gözlemlenebilir.

Genin maymun embriyolarına aktarımı için araştırmacılar, kendini kopyalayamayan bir virüs taşıyıcısı olan "lentivirüs" kullandı. ARHGAP11B genini içeren lentivirüs, aynı zamanda da araştırmacıların genin nerede ifade edildiğini görebilecekleri bir protein işareti içerir. Lentivirüsler, başlatıcı bir gen ya da spesifik genlerin ekspresyonunu düzenleyen bir DNA sekansı içerirler.

Araştırma, genin baskın bir etkisinin, neokorteksteki kıvrımların boyutunu ve sayısını arttırmanın yanı sıra, daha sonra gelişen ve üst düzey işlemler için önemli olan bazı nöronların üretimini kontrol ettiğini gösterdi. Çünkü, bizi benzersiz bir insan yapan şeylerde önemli olabileceğini düşündüğümüz genlerin bir listesine sahibiz, ancak çok nadiren onların gerçekten bir katkıda bulunduğunu kesin olarak gösterebildik. Ancak bu araştırma, ARHGAP11B genini, insan beyni gelişiminde çok önemli olabilecek bir gen olarak söz konusu listenin başına taşıyor.

Yeni Tedavilerin Geliştirilmesine Ön Ayak Olabilir

ARHGAP11B geni, insan genomunun zihinsel engellilik, şizofreni ve epilepsi ile ilişkili olduğu bilinen bir bölgesinde blunduğu için, işlevleri hakkında daha fazla bilgi edinmek, bu hastalık ve bozuklukları anlamak için de önemli olabilir. Örneğin, insan beyninin normalden çok daha büyük hale geldiği makrosefali, otizm de dahil olmak üzere bir takım nörolojik ve davranışsal bozukluklar içerebilir. 

Öte yandan, ARHGAP11B gibi benzersiz insan genlerini anlamak yeni tür terapilerin de geliştirilmesine yardımcı olabilir. Bu araştırmanın yürütücüleri, bu genin, bariz mutasyonların tanımlandığı Parkinson gibi hastalıkların tedavisine yardımcı olabilecek kök hücrelerin büyümesinde yararlı olma potansiyeline sahip olduğunu öne sürüyor.

Ancak insan beyninin temel yapısını ve işlevini değiştirmek için gen veya benzerlerini kullanma fikri, hem hayvan test modelleri hem de genetik mühendisliği hakkında bir dizi etik kaygıyı da beraberinde getiriyor. Dolayısıyla son derece dikkatli olunmalı; çünkü insanlarda genetik bir manipülasyon yaparsanız, bunu ancak anormal bir mutasyonun bulunduğu bir hastalığı tedavi ediyorsanız ve belirlenen normal sekansa geri getirebiliyorsanız yapabilirsiniz. İnsanları geliştirmek için böylesi çalışmalar yapamazsınız.