Das Mosaik der DNA in Ihrem Gehirn

Sie denken vielleicht, dass Ihre DNA eine einzigartige Sequenz ist, aber Ihr Gehirn hat andere Ideen.

Quelle: iStock / Victor Tongdee

Wir haben gelernt, dass wir jede unsere einzigartige DNA haben, einen genetischen Code, der eine feste und sakrosankte Definition unseres Wesens darstellt, identische Kopien, die in jeder Zelle unseres Körpers untergebracht sind. Wenn wir in eine Tasse spucken und sie an 23andMe oder Ancestry schicken, werden sie diese eine DNA sequenzieren und uns die Geschichte erzählen, wer wir sind und woher wir kommen. Aber was ist, wohin wir gehen und was wir werden?

Auch hier gibt es eine genetische Geschichte, die eher unerwartet ist.

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Genetische Variabilität im Gehirn

Es stellt sich heraus, dass die Neuronen Ihres Gehirns mehr mit ihrer DNA beschäftigt sind, als zunächst gedacht. Bis zu 40 Prozent Ihrer Neuronen enthalten DNA, wobei lange Teile gelöscht oder dupliziert werden. Dies bedeutet, dass die Genome in Ihren Neuronen im Laufe Ihres Lebens abgeschnitten, modifiziert oder kopiert wurden. Darüber hinaus ist dies auf unterschiedliche Weise von Neuron zu Neuron geschehen. Insgesamt summiert sich dies zu Tausenden von Mutationen in Ihrer neuronalen Landschaft, kaum die Quintessenz der Erfüllung, die sich Wissenschaftler zuvor vorgestellt hatten. Wissenschaftler des Salk Institute [1] und anderswo vergleichen heute die Genetik des menschlichen Gehirns mit einem Mosaik, einer Collage aus verschiedenen Elementen, die sich dennoch zu einem zusammenhängenden Kunstwerk zusammenfügen. Mike McConnell, ein Autor des Salk Institute, schreibt, dass diese Erkenntnis die Frage ändert, die Neurowissenschaftler fragen: „Wir sagen nicht mehr: Haben Neuronen unterschiedliche Genome? Wir sagen: ‚Lass uns herausfinden, wie wichtig das ist. ‘“

Molekulare Personalisierung

Eine wichtige Rolle spielt dabei die Genexpression – das Lesen von Genen in unserer DNA, um die Proteine ​​zu synthetisieren, für die sie kodieren. Wissenschaftler wissen seit langem, dass nicht alle Ihre Gene auf dieselbe Weise exprimiert werden. Einige werden niemals zum Ausdruck gebracht. Andere debütieren nur zu bestimmten Zeiten oder unter bestimmten Bedingungen. Die Lage ist auch wichtig. Beispielsweise ist die Art und Weise, in der Ihre Gene gelesen und dann in das innere Funktionieren Ihrer Zellen eingebaut werden, in Ihrem Magen anders als Ihre Leber, Haut oder Augen – mit anderen Worten, Ihre Organe benötigen jeweils unterschiedliche Proteine ​​und molekulare Arbeiter Funktionieren. Der selektive oder personalisierte Ansatz zur Genexpression ermöglicht jedem Organ, die molekularen Arbeiter zu erzeugen, die es braucht, und zu vermeiden, Arbeiter zu produzieren, die die Funktion dieses Organs beeinträchtigen könnten. Ein saures Magenenzym würde zum Beispiel Chaos in Ihren Augen verursachen.

Die Genexpression ist besonders wichtig für das Gehirn und das menschliche Gehirn. Wenn Sie beispielsweise menschliche Gehirne mit anderen Säugetieren vergleichen, zeigt das menschliche Gehirn die höchste Genexpression. Auch wenn die Wissenschaftler nicht sicher sein können, warum dies der Fall sein kann, deuten aktuelle Hypothesen darauf hin, dass dieses höhere Niveau der Genexpression es dem menschlichen Gehirn ermöglicht, bei höheren neuronalen Aktivitäten zu arbeiten.

Die Besonderheiten der Genexpression im Gehirn werden jedoch immer noch ans Licht gebracht, und je mehr Wissenschaftler lernen, desto komplizierter wird das Bild. Jüngste Forschungen zeigen zum Beispiel, wie die Umwelt eine enorme Rolle bei der Genexpression spielt, wobei Ihre einzigartigen persönlichen Erfahrungen einen tiefgreifenden Einfluss darauf haben, welche spezifischen Gene in Ihrem Gehirn exprimiert werden. Vielleicht gibt es auch vor, wie Neuronen ihre DNA schneiden, kopieren und modifizieren.

Sinn für neuronale genetische Vielfalt

Die Diversität in der DNA zwischen den Neuronen fügt diesem Prozess der personalisierten Genexpression eine weitere Komplexität hinzu. Ihre Gene werden nicht nur als Reaktion auf Ihre Lebenserfahrungen selektiv und differenziell ausgedrückt, der Code, den Sie ausdrücken, unterscheidet sich zwischen Ihren einzelnen Neuronen. Es ist daher keine Überraschung, dass sich die einzelnen Gene, die in Ihrem Gehirn exprimiert werden, stark von der Person unterscheiden, die neben Ihnen sitzt.

Und da die Genexpression der Produktion verschiedener Moleküle entspricht, die die Funktionsweise Ihres Gehirns auf neuronaler Ebene bestimmen, wird diese Variabilität nicht nur als Unterschied in Ihrem Denken, Fühlen und Handeln im Vergleich zu Ihren Mitmenschen dargestellt, sondern auch wahrscheinlich bei der Ablesung der Gehirntätigkeit sichtbar. Das Verstehen dieser Verbindungen kann die genetische Geschichte dessen, was wir werden, erzählen und sowohl die immense Vielfalt zwischen Menschen als auch die Einzigartigkeit von Ihnen an jedem Punkt Ihres Lebens hervorheben.

Wie der amerikanische Entomologe Gene E. Robinson sagte:

Gehirne tun mehr als nur unser Verhalten. Sie bauen unsere Erfahrungen in eine kohärente Wahrnehmung der Welt ein. Diese Welt wird für jeden von uns so einzigartig sein wie unsere persönliche Geschichte mit dem Potenzial, sonnig, bewölkt oder voller Schatten zu sein. Wenn wir den Code beherrschen können, mit dem unser Gehirn läuft, können wir vielleicht lernen, diesen Erzählungen einen Schubs in die richtige Richtung zu geben und die Welt jedes Menschen mit Licht zu überfluten.

Verweise

[1] McConnell, M., Lindberg, M., Brennand, K., Piper, J., Voet, T. & Cowing-Zitron, C. et al. (2013). Variation der Mosaik-Kopienzahl in menschlichen Neuronen. Science, 342 (6158), 632-637. doi: 10.1126 / science.1243472