Ученые: мозг приматов и людей меняется по почти одинаковой программе
Молекулярные биологи из России и Китая изучили то, как гены управляют развитием коры мозга у людей и наших ближайших родичей и не нашли серьезных различий в том, как меняется их работа с течением времени, говорится в статье, опубликованной в журнале RNA.
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. Многие нейрофизиологи и генетики подозревают, что причина разительного отличия двух видов кроется не столько в структуре генов, сколько в различиях в их активности в разных частях мозга.
Михаил Гельфанд, профессор Сколтеха и заместитель директора Института проблем передачи информации РАН, и его коллеги попытались проверить эту гипотезу, наблюдая за тем, как активно клетки мозга считывают гены на разных этапах его развития, и какие варианты белков они производят в мозге людей, шимпанзе и макак.
Как объясняют исследователи, гены людей и других млекопитающих могут содержать в себе "инструкции" по синтезу не одной, а сразу нескольких белковых молекул. Когда ядро клетки считывает ДНК и формирует молекулу РНК, последняя может быть "отредактирована" клеткой несколькими способами и из нее могут быть выброшены разные "ненужные" части. Это радикально изменит то, как будет собрана молекула белка, которую она кодирует.
По этой причине гены, имеющие схожую структуру, могут исполнять совершенно разные функции при работе или росте мозга и других тканей тела приматов и людей. Пытаясь найти подобные различия, российские и китайские биологи проанализировали то, как менялась работа генов в культурах клеток префронтальной коры, извлеченных из 168 образцов мозга людей и обезьян, погибших на разных стадиях развития плода или старения тела.
Их анализ раскрыл необычную вещь - несмотря на достаточно серьезные различия в том, какие гены "включались" в нейронах коры и какие белки они производили, в целом их работа менялась по мере развития плода или старения тела по одной и той же программе. Большая часть этих изменений касалась того, как хорошо нервные клетки "липнут" друг к другу, в какие типы нейронов могут превращаться их "заготовки" и то, как они обмениваются сигналами.
Что интересно, подобные изменения сильнее всего проявлялись в клетках людей. Это, как предполагают ученые, связано с тем, что мозг человека продолжает активно развиваться на протяжении нескольких лет после выхода из утробы матери.
"Известно, что человек, по сравнению с другими приматами, рождается на свет "недоношенным". Можно предположить, что специфические для человека варианты, которые мы наблюдаем, присущи для более ранних этапов формирования мозга и вносят вклад в пластичность мозга, характерную для человека", - отмечает Гельфанд.
С другой стороны, схожий характер работы программы развития и старения мозга у всех трех видов приматов говорит о том, что эволюция нервной системы протекает не так быстро, как раньше считали ученые.
