|
Именно это и делает наш мозг человеческим
|
|
|
|
Что же делает человеческий мозг по-настоящему человеческим? Что отличает его от мозга других существ и даже наших ближайших родственников-приматов? Что ж, оказывается, ответы на эти вопросы могут скрываться в нашем геноме. Области, ускоряющие развитие человека, или HARs, - это сегменты генома человека с необычно большим количеством мутаций, которые появлялись на протяжении всей нашей эволюции. Когда наши предки отделились от шимпанзе около 5 миллионов лет назад, генетические последовательности HARS претерпели быстрые изменения, и именно поэтому считается, что HARs, по крайней мере частично, объясняют черты, присущие исключительно человеку.
|
|
|
|
HARS сами по себе не являются генами. Скорее, они являются усилителями транскрипции — последовательностями ДНК, которые регулируют транскрипцию. Когда они связываются с белками, они повышают вероятность транскрипции определенного гена, что позволяет им регулировать гены, отвечающие за дифференцировку клеток и развитие органов. И эти HARs особенно связаны с мозгом, поскольку больше всего их расположено в областях, отвечающих за регуляцию генов, отвечающих за развитие нервной системы, чем где-либо еще в организме.
|
|
|
|
Теперь группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан—Диего обнаружила, что существует один конкретный HAR, известный как HAR123, который может быть основным фактором формирования нашего мозга, отличающим нас от шимпанзе.
|
|
|
|
“Человеческая версия этого HAR обладает рядом свойств — как фенотипических, так и молекулярных — которые отличаются от версии шимпанзе, что повышает вероятность того, что этот HAR сыграл определенную роль в эволюции специфических для человека нейронных черт”, - пишут исследователи в исследовании, недавно опубликованном в журнале Science Advances.
|
|
|
|
|
|
|
Человеческая и шимпанзе версии HAR123 являются ортологами — генами, которые передаются разным видам, происходящим от общего предка. Человеческий HAR123 действует через близлежащий ген H1C1, способствуя образованию нервных клеток-предшественников (NPC), которые трансформируются в один из двух типов клеток. Первая - это нервные клетки, или нейроны, которые воспринимают сенсорную информацию и используют электрические и химические сигналы для передачи сообщений по всему телу, сообщая ему, что делать и когда. Вторая - глиальные клетки, которые удерживают нейроны на месте и поддерживают их нормальное функционирование. HAR123 у шимпанзе не приводит к дифференцировке такого количества клеток, как HAR123 у человека.
|
|
|
|
Чтобы выяснить, имеет ли HAR123 какое-либо особое биологическое значение для человека, был использован CRISPR-Cas9 для удаления обоих аллелей (разных версий одной и той же генетической последовательности) из эмбриональных стволовых клеток человека. В результате были получены четыре клона, все из которых развивались нормально. Более тщательный анализ показал, что удаление HAR123 препятствовало формированию нейроэктодермы — толстой области клеток внешнего слоя эмбриона, которая в конечном итоге станет всей нервной системой, — снижая экспрессию гена нейроэктодермы.
|
|
|
|
Что наиболее важно в HAR123 для человека, так это то, что он обеспечивает нашу когнитивную гибкость — способность либо переключаться с размышлений об одной концепции на другую, либо одновременно размышлять о нескольких концепциях. Это включает в себя возможность заменять предыдущие знания новыми. У животных (например, у мышей, которых мы рассматривали в этом исследовании) когнитивная гибкость - это изменение поведенческих реакций в той или иной ситуации. Когда этот усилитель транскрипции был удален у мышей во время предыдущего эксперимента, мыши продемонстрировали меньшую когнитивную гибкость, и соотношение нервных и глиальных клеток в их мозге изменилось.
|
|
|
|
HAR123 может, по крайней мере, способствовать развитию когнитивной гибкости, присущей только человеку как биологическому виду. Это может быть даже как-то связано с нарушениями развития нервной системы, такими как аутизм и СДВГ, которые уже связаны с другим соотношением нейронов и глии и связаны с HARs. Также возможно, что есть и другие качества, которые также придают нам человечность, но еще не связаны с чертами, присущими исключительно человеку.
|
|
|
|
“Открытие того, что человеческий ортолог HAR123 отличается по некоторым своим свойствам от ортолога [шимпанзе], повышает вероятность того, что HAR123 играет определенную роль в первоначально предполагаемой функции HARs — придании специфических для человека черт”, - заявили ученые. - Однако это еще предстоит выяснить.’
|
|
|
|
Источник
|
