نقش بیان ژن‌ها در تکامل
یک. چرا انسان و شامپانزه به رغم شباهت ژنتیکی تا این اندازه متفاوت‌اند؟
عمده‌ی ژن‌های انسان و شامپانزه مشترک هستند. آیا کمتر از دو درصد اختلاف ژنتیکی میان این دو گونه این میزان تفاوت را میان انسان و شامپانزه ایجاد کرده؟ اگر پاسخ منفی بدهیم احتمالاً بلافاصله این تصور درست ایجاد می‌شود که قرار است از نقش فرهنگ سخن بگویم. هر چند اگر این کار را بکنیم اشتباه نکرده‌ایم اما در اینجا اجازه دهید فقط در سطح ژنتیک باقی بمانیم.
مسأله اینجاست که جدا از آن دسته ژن‌های نامشترک، کاملاً ممکن است که برخی از اختلاف‌های میان انسان و شامپانزه ناشی از «بیان» متفاوت برخی از آن ۹۸درصد ژن مشترک باشد.
همه‌ی سلول‌های بدن ما همه‌ی ژن‌ها را دارند. پس اگر سلول کلیه و سلول مغز محتوای ژنتیکی یکسانی دارند، تفاوت‌های فاحش آنها از کجا ناشی می‌شود؟ پاسخ بسیار ساده این است که همه‌ی ژن‌ها در همه سلول‌های موجودات پرسلولی یکسان بیان نمی‌شوند و در برخی موارد نیز برخی از آنها اصلاً بیان نمی‌شوند. پس اگر در سطح تکوین (رشد) می‌توان برخی از تفاوت‌های دو سلول بسیار متفاوت کلیه و مغز را در بدن یک موجود پرسلولی مانند انسان، با اشاره به تفاوت در بیان ژن‌ها، و نه تفاوت در خود ژن‌ها، توضیح داد چه بسا بتوان تفاوت سلول‌های مغز انسان و شامپانزه را نیز با توسل به تفاوت در «بیان ژن‌ها» توضیح داد.
دو. بیان ژن
ابتدا به بیانی ساده مفهوم «تنظیم بیان ژن» را معرفی کنیم. قطعه‌ی از دی.ان.ایِ درون سلول را که یک ژن را تشکیل می‌دهد در نظر بگیریم. این ژن حاوی اطلاعاتی است که می‌تواند دو نوع محصول تولید کند: یک. پروتئین یا پروتئین‌های مشخص؛ دو. قطعاتی از آر.ان.ای از جمله آر.ان.ایِ ناقل. (در حالت نخست، یعنی اگر محصول پروتئین باشد نیز ابتدا قطعاتی از آر.ان.ای ساخته می‌شود و بعد از روی آن پروتئین ساخته می‌شود.) صِرفِ اینکه دی.ان.ایِ مشخصی در سلول وجود داشته باشد این محصولات از روی آن ساخته نمی‌شود. دسته‌ای از ژن‌های دیگر وجود دارند به نام ژن‌های تنظیم‌کننده که پروتئین‌های تنظیمی را تولید می‌کنند و کار این پروتئین‌ها تنظیم میزان تولیدات یک ژن است: مثلاً اینکه ژن در چه زمانی شروع به فعالیت کند، یا چقدر محصول تولید کند. فرض کنید ژنی که در تعیینِ طول پوزه نقش دارد در گربه و روباه کاملاً یک شکل باشد. در بدن روباه این ژن در هنگام رشد روباه در زمان طولانی‌تر و متفاوت از زمان رشد گربه فعال شده و احتمالاً مقدار بیشتری پروتئین مربوطه را تولید می‌کند. بنابراین پوزه‌ی روباه کاملاً متفاوت از پوزه‌ی گربه می‌شود. به‌عبارتی وقتی تفاوت میان پوزه‌ی روباه و گربه را می‌بینیم نباید بلافاصله نتیجه بگیریم که ژن‌های متفاوتی در بدن آنها برای ایجاد این خصیصه‌های متفاوت وجود دارد. چه بسا ژن‌ها مشابه باشند اما به اشکال متفاوتی بیان شده باشند. به نحو مشابه ممکن است بسیاری از ژن‌های ما و شامپانزه‌ها کاملاً مشابه باشد اما نحوه‌ی بیان آنها متفاوت باشد.
سه. مسآله
سؤالی که می‌توان پرسید این است که پروتئین‌های تنظیم‌کننده خود چگونه تکامل پیدا می‌کنند؟ بعلاوه، تعداد ژن‌های تنظیم‌کننده محدود است و بنابراین یک دسته‌ی کوچک از این ژن‌ها باید تمامی سایر ژن‌ها را تنظیم کنند. بنابراین هر تغییری در آنها می‌تواند اثرات بزرگی بر دسته‌ای از ژن‌ها که تحت هدایت آن ژن هستند داشته باشد. مسأله این است که چگونه ممکن است تغییری در آنها بوجود آید اما تأثرات آن تغییر فقط بر روی دسته‌ای از ژن‌های تحت فرمان آن ژن تنظیم‌کننده باشد و نه همه‌ی آنها؟!
چهار. راه‌حل
پژوهشی که نتایج آن در نشریه‌ی سل منشر شده به این پرسش پرداخته است.
تکامل پروتئین‌ها کُند و تدریجی و در بازخورد با شرایط پیرامونی است. مثلاً اگر احتیاج به نوکی ضخیم‌تر برای شکستن دانه‌های سخت باشد، کافی است ژن تنظیم‌کننده اجازه‌ی فعالیت بیشتر به یک ژن را بدهد که محصول آن به ضخیم شدن نوک سهره کمک کند.
یکی از پروتئین‌های تنظیم‌کننده پروتئینی است که در رونویسی آر.ان.ای از روی دی.ان.ای نقش دارد. پژوهشگران متوجه شدند که به‌خلاف سایر پروتئین‌ها تکامل این پروتئین تدریجی نیست. یعنی کارکرد آن به تدریج کم نمی‌شود یا کارکرد جدیدی را به تدریج کسب نمی‌کند. بلکه تغییراتی سریع را تجربه می‌کند. کارکرد جدیدی که توسط جهش در یکی از آلل‌های آن یکباره ایجاد شده “خاص” است.
حالا پروتئین تولید شده از این ژن بر روی سایر ژن‌هایی که قرار بود آنها را تنظیم کند اثر ندارد [تنظیم آنها توسط دیگر آلل‌های آن ژن انجام می‌شود] و ممکن است فقط بر روی یکی از ژن‌هایی که قرار است تنظیم کند اثر داشته باشد. به این ترتیب امکان خاص‌بودن اثر فراهم می‌شود. این پدیده برای اولین بار در این پژوهش نشان داده شده و نویسندگان مقاله معتقدند فهمی نو از تکامل را پیش روی ما می‌نهد.