• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14 сентября
Даниил Сухинов
2 946

Эволюцию мозга человека определил всего один мутантный ген

6.3

Как выяснила группа немецких ученых, специфичный для человека ген оказался основным фактором расширения новой коры головного мозга. А значит, действие этого гена, появившегося в результате всего пары мутаций, могло помочь человеку в ходе эволюции развить уникальные когнитивные способности.

Органоид мозга шимпанзе размером около 3 миллиметров. Обычные стволовые клетки окрашены в красный цвет, стволовые клетки, получившие ген ARHGAP11B, окрашены зеленым цветом / © Jan Fischer

Новая кора, или неокортекс, — эволюционно наиболее молодая область коры головного мозга. Ее выделяют у всех видов млекопитающих, однако именно у человека неокортекс составляет основную часть коры, даже при сравнении с высшими человекообразными обезьянами. Именно эта область мозга отвечает за такие высшие когнитивные способности, как осознанное мышление, речь, обучение и способность к рассуждению.

Считается, что наблюдаемое у человека увеличение объема коры связано с более высокой пролиферативной способностью (то есть способностью к размножению клеток делением и последующему разрастанию ткани) клеток -предшественников нейронов коры головного мозга. И хотя гены, ответственные за подобную повышенную пролиферацию, уже, казалось бы, были найдены в предыдущих исследованиях, их влияние на развитие мозга человекообразных обезьян еще никто не изучал. 

Это заметила группа ученых из Института молекулярной клеточной биологии и генетики имени Макса Планка (Германия) и решила выяснить, как активность гена, повышающего пролиферацию предшественников нейронов у человека, будет действовать в мозгу шимпанзе — характерного представителя человекообразных обезьян. Статья с результатами исследования опубликована в журнале EMBO Reports.

Однако ранее исследования на человекообразных обезьянах не проводились не просто так, ведь они запрещены в Европе по этическим соображениям. Авторы новой работы нашли выход — они проводили эксперименты с так называемыми мозговыми органоидами. Органоиды представляют собой модельные трехмерные клеточные структуры диаметром несколько миллиметров, которые можно выращивать из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) шимпанзе или человека.

Краткое описание основных результатов исследования / © Fischer J., et al., EMBO Reports, 2022

ИСПК получают, перепрограммируя обычные дифференцированные клетки с уже заданной функцией так, что они становятся вновь стволовыми. Далее из них можно получить почти любые другие клетки, в том числе органоиды, имитирующие мозговую ткань и даже отдельно кору головного мозга. Причем ранее было показано, что исследования на таких органоидах идентичны экспериментам на реальном мозге.

Ученые выбрали известный ранее специфичный для человека ген ARHGAP11B, активный в основном в клетках-предшественниках нейронов в неокортексе плода человека, и заставили его экспрессироваться в клетках мозговых органоидов шимпанзе. Это привело к удвоению количества предшественников нейронов, играющих ключевую роль в расширении неокортекса.

Срез органоида головного мозга человека. Пурпурным цветом показаны активно пролиферирующие стволовые клетки мозга / © Jan Fischer

С другой стороны, заблокировав экспрессию этого гена в клетках мозговых органоидов человека, исследователи снизили количество предшественников нейронов неокортекса до уровня шимпанзе. Причем блокировка схожего, но не идентичного гена ARHGAP11A, гораздо более распространенного среди многих видов животных, не приводит к таким кардинальным изменениям. 

Предполагается, что ген ARHGAP11B появился в результате частичной дупликации (удваивания) гена ARHGAP11A примерно 5 миллионов лет назад и дальнейшей мутации этой копии. Возможно, именно эти мутации и последующая экспрессия ARHGAP11B и сыграли ключевую роль в увеличении когнитивных способностей и эволюции человека.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 12:38
Ольга Иванова

Американские исследователи узнали, что продолжительность жизни пенсионеров зависит не столько от наличия у них хронических заболеваний, сколько от таких простых факторов, как возможность ходить в магазин за продуктами, выполнять уборку в доме, показатели мелких частиц холестерина в крови и вредные привычки, которые они имели ранее.

Сегодня, 12:51
Мария Азарова

В этом году премия досталась Алену Аспе, Джону Клаузеру и Антону Цайлингеру.

Позавчера, 18:47
Анна Новиковская

На границе палеозойской и мезозойской эр, около 250 миллионов лет назад, Землю настигло самое страшное вымирание в истории, погубившее более трех четвертей от всего живого. Однако, если какие-то группы животных исчезли почти полностью, то другие практически не пострадали. Судя по костям крошечного ящера из Антарктиды, рептилии оказались в числе последних.

1 октября
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

Позавчера, 12:38
Ольга Иванова

Американские исследователи узнали, что продолжительность жизни пенсионеров зависит не столько от наличия у них хронических заболеваний, сколько от таких простых факторов, как возможность ходить в магазин за продуктами, выполнять уборку в доме, показатели мелких частиц холестерина в крови и вредные привычки, которые они имели ранее.

2 октября
Редакция

Итальянский ботаник Стефано Манкузо — о преимуществах естественных отношений и о том, что бывает, когда люди нарушают хрупкое равновесие между биологическими видами. Naked Science печатает отрывок из книги Манкузо La nazione delle piante («Нация растений»).

16 сентября
Алиса Гаджиева

Геродот в своей «Истории» утверждал, что блоки для пирамиды Хеопса и соседних пирамид доставляли по воде. Но сегодня от Нила до пирамид слишком далеко. Исследование кернов, взятых в пойме реки, позволило понять, как именно решался сложнейший вопрос транспортировки такого строительного материала.

15 сентября
Никита Логинов

Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает местные экосистемы в городах и селах.

6 сентября
Александр Березин

Нашей планете 4,5 миллиарда лет, и 539 миллионов лет на ней тянется эра «явной жизни» (фанерозой) — то есть такой, когда на планете есть крупные, высокоорганизованные животные. Сам собой возникает вопрос: быть может, среди них был разум?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: