Удвоение "мусорной" ДНК превратило обезьян в человека, заявляют ученые

Предки людей могли обрести разум и сделать первые шаги к созданию орудий труда из-за удвоения так называемой "мусорной" ДНК, что произошло около трех миллионов лет назад, заявили ученые на встрече Американского общества человеческой генетики.

"Эти участки интересны тем, что они усиливают активность не только соседних с ними генов, но и других сегментов генома. Иными словами удвоение одной и той же "мусорной" ДНК может влиять на работу сразу нескольких генов, что усилит ее действие на организм. Можно сказать, что наше открытие впервые позволяет нам серьезно задуматься о том, что делает человека человеком и что отличает нас от приматов", - рассказывает Меган Деннис (Megan Dennis) из университета Калифорнии в Дэвисе (США).

Геномы человека и шимпанзе совпадают на 99%, однако наши нервные системы развиваются совершенно по-разному и страдают от разных проблем в старости. Эти различия мешают ученым использовать приматов для изучения различных болезней и того, как человек приобрел способность членораздельно говорить и мыслить.

За последние годы ученые открыли несколько сотен 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. Поэтому нейрофизиологи и генетики довольно давно подозревают, что причина разительного отличия двух видов кроется не столько в структуре генов, сколько в их в разной активности.

Два года назад ученые нашли первые практические подтверждения этой гипотезы, пересадив часть участков так называемой "мусорной" ДНК человека, управляющей активностью соседних с ней генов, в геном зародыша мыши. Эта процедура заметно увеличила размеры мозга эмбриона, однако ученым не удалось проследить за его дальнейшим развитием, так как эксперимент был прекращен по этическим причинам.

Деннис и ее коллеги еще раз подтвердили эту гипотезу и открыли несколько новых участков "мусорной" ДНК, связанных с развитием типично человеческих черт мозга, изучая достаточно длинные участки "мусорной" ДНК, повторяющиеся несколько раз в геноме человека, но отсутствующие в генетическом материале приматов или других животных.

Многие из этих последовательностей, как отмечает Деннис, являются почти полностью идентичными друг другу, из-за чего ученые раньше считали их ошибками секвенирования и просто удаляли их из данных.

Оказалось, что они играли важную роль в работе генома человека и в том, что отличает людей и приматов. В общей сложности генетикам удалось открыть примерно две сотни подобных повторяющихся участков, так или иначе влиявших на развитие мозга человека.

К примеру, трансплантация "мусорной" ДНК, окружающей ген SRGAP2С, "дирижер" роста нейронов, заметно увеличила размеры префронтальной коры и повысила число связей между ее нейронами в мозге зародыша мыши. Этот ген и связанная с ним "мусорная" ДНК появились примерно 3 миллиона лет назад, когда люди начали осваивать орудия труда и переходить к прямохождению.

Сейчас генетики изучают работу других удвоенных участков, однако уже имеющихся сведений, по мнению Деннис, достаточно для того, чтобы говорить, что появление дополнительных копий "мусорной" ДНК было ключевым шагом в эволюции человека, навсегда отделившим нас от других приматов.