Ученые впервые проследили за тем, что именно различается в характере роста нервной системы приматов и пришли к выводу, что нейроны коры мозга шимпанзе и макак «взрослеют» быстрее, чем у человека.
Ученые вырастили миниатюрные копии мозга шимпанзе, макак и человека в пробирке и впервые проследили за тем, что именно различается в характере роста нервной системы приматов. Их выводы были опубликованы в журнале Nature.
«Мы показали, что нейроны коры мозга шимпанзе и макак «взрослеют» быстрее, чем у человека, если сравнивать их на одной и той же стадии развития. Это говорит о том, что нервная система человека развивается значительно медленнее, чем у двух других приматов», — рассказала один из авторов работы Барбара Тройтляйн, генетик из Института эволюционной антропологии в Лейпциге (Германия).
По текущим оценкам ученых, геномы человека и шимпанзе совпадают на 99%, однако наши нервные системы развиваются совершенно по-разному и страдают от разных проблем в старости. Это мешает ученым использовать человекообразных приматов для изучения различных болезней и раскрытия истории того, как человек приобрел способность членораздельно говорить и мыслить.
За последние годы биологи обнаружили множество генов, отвечающих за развитие мозга и отличающиеся по структуре в геномах человека и шимпанзе. Однако им так и не удавалось найти тех участков ДНК, которые отвечали за необычайно крупные, по сравнению с остальным телом, размеры нашего мозга.
Сейчас ученые предполагают, что причина разительного отличия двух видов кроется не столько в структуре генов, сколько в различиях в их активности во время формирования зародыша и роста ребенка.
Известный палеогенетик Сванте Паабо, коллега Тройтляйн по институту, а также его китайские и российские единомышленники из «Сколтеха» попытались подойти к ответу на этот вопрос с другой стороны, выращивая миниатюрные копии мозга людей, шимпанзе и макак в особой питательной среде.
Наблюдая за превращением культур «перепрограммированных» стволовых клеток в полноценные аналоги нервной ткани, в том числе глубинных слоев мозга и его коры, ученые отслеживали то, какие гены были особенно активны или подавлены на разных стадиях их развития, подсчитывая число разных молекул РНК в отдельных нервных клетках.
Сравнивая рисунок их активности в ДНК людей, шимпанзе и макак, ученые попытались выяснить, что отличает человека от его ближайших родичей. Этот анализ позволил им выявить несколько ключевых расхождений в процессе роста нервной ткани Homo sapiens и обезьян, связанные с серьезными различиями в уровне активности почти ста генов.
«Некоторые из этих различий должны менять то, как клетки считывают те или иные гены, связанные с развитием мозга. Часть этих сдвигов может быть связана с тем, почему человек обладает заметно более крупным мозгом и продвинутыми когнитивными способностями, чем другие приматы», — добавляет Грей Кэмп, коллега Паабо и Тройтляйн по институту.
Дальнейшее изучение этих генов, в том числе наблюдения за их работой в мозге взрослых людей, как надеются исследователи, поможет понять, то с чем связаны различия в уровне их активности и понять, как они могли возникнуть в геноме человека в процессе его эволюции.
Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/7009229
