Ученые из России выяснили, что отличает мозг приматов и человека
Ученые из Сколтеха, Китая и Германии открыли большой набор генов, различия в работе которых неожиданно сильно меняют то, как работает кора и другие части мозга приматов и людей, несмотря на сходство в их анатомии. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Neuroscience.
"Иммуногистохимический анализ показал, что уникальные для человека изменения в экспрессии генов затронули не только нейроны, но и широкий спектр других клеток, например, астроциты и микроглию. Это делает очень актуальными результаты недавних исследований, говорящих о критической роли астроцитов и микроглии в интеграции и хранении информации в мозге", - заявила Ольга Ефимова из Сколтеха, одна из авторов открытия, чьи слова приводит пресс-служба института.
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 этих отличий в работе мозга кроется не столько в структуре генов, сколько в различиях в их активности в разных частях мозга.
Ефимова и ее коллеги под руководством Филиппа Хайтовича, профессора Сколтеха, приблизились к раскрытию этой тайны, изучив то, какие гены "включены" в отдельных слоях коры мозга человека, исполняющих разные функции в ее работе. Для этого ученые послойно препарировали образцы человеческого мозга и мозга приматов, извлекли молекулы РНК из них и проанализировали, какие гены клетки "читали" чаще всего.
Это исследование показало, что многие гены, управляющие работой мозга, функционируют в наших нервных клетках совсем не так, как они работают в нейронах шимпанзе или макак. К примеру, у человека свыше 2,3 тысячи генов работают только в одном слое коры, что разительно отличает нас от приматов, и около 360 генов работают не в тех слоях, в которых они "включены" в мозге обезьян.
Что самое важное, шимпанзе и макаки в данном отношении не сильно отличались друг от друга - всего 133 гена у наших ближайших родичей работало не так, как у более примитивных мартышек. Это было удивительным фактом по той причине, что с момента разделения предков шимпанзе и макак прошло гораздо больше времени, чем со времен существования последнего общего предка людей и шимпанзе.
Открытие этого набора генов, как считает Ефимова, позволит нам начать систематическое изучение того, что именно отличает человека от шимпанзе и как эти различия могли появиться за столь короткий эволюционный срок.
