การศึกษาพบการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยใน DNA ระดับโปรตีนเป็นตัวกำหนดปอยผมสีบลอนด์หรือสีน้ำตาล

โมเลกุลที่สำคัญต่อการทำงานของสเต็มเซลล์มีบทบาทสำคัญในการกำหนดสีผมของมนุษย์ จากการศึกษาของ Stanford University School of Medicineการศึกษานี้เป็นครั้งแรกที่อธิบายถึงพื้นฐานทางโมเลกุลของลักษณะที่สังเกตได้ชัดเจนที่สุดอย่างหนึ่งของเรา นอกจากนี้ยังสรุปว่าการเปลี่ยนแปลงของ DNA เพียงเล็กน้อยสามารถสะท้อนผ่านจีโนมของเราในลักษณะที่อาจส่งผลต่อวิวัฒนาการ การอพยพ และแม้แต่ประวัติศาสตร์ของมนุษย์ได้อย่างไร David Kingsley, PhD กล่าวว่า "เราได้พยายามติดตามพื้นฐานทางพันธุกรรมและโมเลกุลของลักษณะที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ เช่น เส้นผมและสีผิวในปลาและมนุษย์ ผมบลอนด์

เพื่อให้เข้าใจถึงหลักการทั่วไปที่ลักษณะต่างๆ วิวัฒนาการ" David Kingsley, PhD กล่าว ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาพัฒนาการ "ตอนนี้เราพบว่าหนึ่งในโมเลกุลส่งสัญญาณที่สำคัญที่สุดในการพัฒนาของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมก็ส่งผลต่อสีผมด้วย" Kingsley ซึ่งเป็นนักวิจัยของ Howard Hughes Medical Institute เป็นผู้เขียนอาวุโสของการศึกษาซึ่งจะเผยแพร่ทางออนไลน์ในวันที่ 1 มิถุนายนในNature Genetics ผู้เชี่ยวชาญด้านการวิจัย Catherine Guenther, PhD, เป็นผู้เขียนหลัก นักวิจัยพบว่าผมสีบลอนด์ที่เห็นได้ทั่วไปในชาวยุโรปตอนเหนือนั้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงเพียงครั้งเดียวใน DNA ที่ควบคุมการแสดงออกของยีนที่เข้ารหัสโปรตีนที่เรียกว่า KITLG หรือที่รู้จักในชื่อ Stem Cell Factor การเปลี่ยนแปลงนี้ส่งผลต่อปริมาณ KITLG ที่แสดงออกในรูขุมขนโดยไม่เปลี่ยนการแสดงออกในส่วนที่เหลือของร่างกาย การแนะนำการเปลี่ยนแปลงในหนูทดลองที่มีขนสีน้ำตาลปกติทำให้สัตว์มีขนที่เบาลงอย่างเห็นได้ชัด ไม่ใช่ Norma Jeane ถึง Marilyn Monroe แต่ก็มีความสำคัญ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าแม้เพียงเล็กน้อย การเปลี่ยนแปลงเฉพาะเนื้อเยื่อในการแสดงออกของยีนก็สามารถมีผลกระทบทางสัณฐานวิทยาที่สังเกตได้ นอกจากนี้ยังเน้นย้ำถึงความยากในการเชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงของ DNA ที่เฉพาะเจาะจงกับผลลัพธ์ทางคลินิกหรือฟีโนไทป์ที่เฉพาะเจาะจงอย่างชัดเจน ในกรณีนี้ การเปลี่ยนแปลงเป็นเรื่องเล็กน้อย: นิวคลีโอไทด์เดี่ยวที่เรียกว่าอะดีนีนถูกแทนที่ด้วยอีกอันหนึ่งที่เรียกว่ากัวนีนบนโครโมโซมของมนุษย์ 12 การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นมากกว่า 350,000 นิวคลีโอไทด์ห่างจากยีน KITLG และเปลี่ยนแปลงปริมาณการแสดงออกของยีนประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น - - ความผิดพลาดที่ค่อนข้างเล็กในระดับชีวภาพมักได้รับการประเมินในแง่ของการแสดงออกของยีนว่า "เปิด" หรือ "ปิด" 100 เปอร์เซ็นต์ "สิ่งที่เราเห็นคือภูมิภาคกำกับดูแลนี้ใช้การควบคุมอย่างประณีตว่าการแสดงออกของ KITLG เกิดขึ้นที่ใดและมากน้อยเพียงใด" คิงสลีย์กล่าว "ในกรณีนี้ มันควบคุมสีผม ในอีกสถานการณ์หนึ่ง - อาจอยู่ภายใต้อิทธิพลของภูมิภาคที่กำกับดูแลต่างกัน - มันอาจควบคุมการแบ่งเซลล์ต้นกำเนิด การเพิ่มและลดการแสดงออกของปัจจัยการเจริญเติบโตที่จำเป็นในลักษณะนี้อาจเป็น กลไกทั่วไปที่รองรับลักษณะต่างๆ มากมาย" คิงสลีย์เป็นที่รู้จักจากการศึกษาวิวัฒนาการของปลาตัวเล็กๆ ที่เรียกว่า กระโหลกหลังกระดูกสันหลังสามซี่ กระดองเต่าปรับตัวเข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมได้อย่างรวดเร็ว มันจะเข้มขึ้นในทะเลสาบที่มืดครึ้ม และพัฒนาโครงสร้างกระดูกสันหลัง ครีบ และชุดเกราะที่ได้รับการดัดแปลงเพื่อตอบสนองต่อสัตว์นักล่าประเภทต่างๆ การวิจัยของ Kingsley แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงแบบปรับตัวเหล่านี้มักเกิดจากการเปลี่ยนแปลงในส่วนควบคุมที่ล้อมรอบและควบคุมการแสดงออกของยีน มากกว่าที่จะอยู่ภายในขอบเขตการเข้ารหัสของยีนเอง ในการศึกษาในปัจจุบัน นักวิจัยมีเงื่อนงำบางประการเกี่ยวกับขอบเขตการกำกับดูแลที่อาจมีความสำคัญกับสีผม หนึ่งคือความจริงที่ว่าการเปลี่ยนแปลงของนิวคลีโอไทด์อะดีนีนเป็นกัวนีนนั้นเคยเกี่ยวข้องกับสีผมบลอนด์มาก่อนในการศึกษาความสัมพันธ์ทั่วทั้งจีโนมของชาวยุโรปเหนือ ประการที่สองคือการดำรงอยู่ในหนูทดลองของการกลายพันธุ์ขนาดใหญ่ที่เรียกว่าการผกผันซึ่งส่งผลกระทบต่อนิวคลีโอไทด์หลายล้านนิวคลีโอไทด์ใกล้กับยีน KITLG หนูที่มีการกลายพันธุ์นี้ 2 ชุด (หนึ่งชุดในแต่ละโครโมโซม) จะเป็นสีขาว พวกที่มีเพียงสำเนาเดียวนั้นเบากว่าหนูประเภทไวด์อย่างมาก แต่ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ส่งผลต่อเม็ดสีผมอย่างไร นักวิจัยเริ่มต้นด้วยการยืนยันว่าการกลายพันธุ์ของหนูเกิดขึ้นในบริเวณที่คล้ายคลึงหรือคล้ายคลึงกันกับจุดที่เกิดการเปลี่ยนแปลงของนิวคลีโอไทด์เดี่ยวในมนุษย์ พวกเขายังแสดงให้เห็นว่าผิวหนังของหนูที่มีการกลายพันธุ์หนึ่งสำเนาแสดงปริมาณของ KITLG ประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์เหมือนกับผิวหนังของหนูที่ไม่มีการกลายพันธุ์ การศึกษาเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าบริเวณของ DNA มนุษย์ที่มีการเปลี่ยนแปลงของนิวคลีโอไทด์เดี่ยวที่เกี่ยวข้องกับผมบลอนด์ส่งผลต่อการแสดงออกของ KITLG เฉพาะในรูขุมขนเท่านั้น ในที่สุด นักวิจัยได้แทนที่การกลายพันธุ์ของหนูด้วยลำดับของมนุษย์ที่มีและไม่มีการเปลี่ยนแปลงของนิวคลีโอไทด์ที่เกี่ยวข้องกับสีบลอนด์ ผู้ที่มีกัวนีนผูกผมสีบลอนด์ในมนุษย์มีผมสีอ่อนกว่ามาก "เนื่องจากสวิตช์นิวคลีโอไทด์นี้ส่งผลต่อการแสดงออกของ KITLG ประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น จึงเป็นเรื่องยากที่จะเชื่อได้ว่ามันจะส่งผลต่อสีผม" คิงสลีย์กล่าว "ด้วยเหตุนี้เราต้องการโมเดลสัตว์ที่สร้างขึ้นอย่างพิถีพิถันและมีการควบคุมอย่างดี พวกมันแสดงให้เราเห็นว่าความแตกต่างเพียงเล็กน้อยในการแสดงออกก็เพียงพอที่จะเปลี่ยนสีขนของสัตว์เหล่านี้ได้" เขาเสริมว่า: "เป็นที่ชัดเจนว่าการเปลี่ยนแปลงของสีผมนี้เกิดขึ้นผ่านกลไกการกำกับดูแลที่ทำงานเฉพาะในเส้นผมเท่านั้น นี่ไม่ใช่สิ่งที่ส่งผลต่อลักษณะอื่นๆ ด้วย เช่น ความฉลาดหรือบุคลิกภาพ การเปลี่ยนแปลงที่ทำให้ผมบลอนด์คือ ลึกเพียงผิวหนัง"