Новое исследование Йельского университета дает более полную картину генетических изменений, сформировавших эволюцию человеческого мозга, и того, чем этот процесс отличался от эволюции шимпанзе.
В исследовании, опубликованном в журнале Cell, ученые сосредоточились на классе генетических переключателей, известных как человеческие ускоренные регионы (HAR), которые регулируют, когда, где и на каком уровне гены экспрессируются в ходе эволюции.
В то время как предыдущие исследования предполагали, что HAR могут действовать, контролируя различные гены у людей по сравнению с шимпанзе, нашими ближайшими родственниками-приматами, новые результаты показывают, что HAR тонко настраивают экспрессию генов, которые уже являются общими у людей и шимпанзе, влияя на то, как нейроны рождаются, развиваются и взаимодействуют друг с другом.
Используя передовые методы, исследователи также смогли отследить, как HAR взаимодействуют с генами и нервными стволовыми клетками человека, что позволило им идентифицировать гены-мишени почти для всех HAR, что является значительным достижением в изучении эволюции человека.
«Это открытие дополняет растущее понимание того, как генетические изменения, возникающие в ходе эволюции, сделали нас людьми, и значительно расширяет знания о том, какие гены контролируются HAR», — сказал Джеймс Нунан, профессор генетики имени Альберта Э. Кента в Йельской школе медицины, который руководил исследованием.
«Результаты показывают, что HAR в значительной степени регулируют одни и те же гены у обоих видов, особенно те, которые участвуют в развитии мозга», — сказал Нунан. «Однако HAR по-разному регулируют уровни экспрессии генов у людей, что позволяет предположить, что эволюционные изменения в работе мозга возникли не путем переосмысления генетических путей, а путем модификации их выходных данных».
Лаборатория Нунан сосредоточена на понимании того, как HAR способствуют эволюции уникальных особенностей человеческого мозга. В предыдущей работе команда показала, что некоторые HAR изменяют экспрессию генов специфическими для человека способами по сравнению с нашими ближайшими родственниками-приматами. Последнее исследование значительно расширяет понимание биологических изменений, которые могли быть вызваны HAR, говорят исследователи. Хотя количество HAR в геноме человека было установлено, ранее имелось ограниченное знание о том, какие гены они контролируют; предыдущие исследования идентифицировали генные мишени только для примерно 7–21 % HAR.
Вероятно, это связано с тем, что предыдущие исследования использовали менее точные методы, говорит Нунан. И из-за характера данных исследователи ранее могли оценить идентичность только небольшой части целей генов HAR, включая некоторые, которые могли вообще не быть целями.
Для нового исследования команда Йельского университета использовала передовые методы для картирования генома в трех измерениях, чтобы отслеживать, как HAR взаимодействуют с генами в нервных стволовых клетках человека и шимпанзе. Это позволило им идентифицировать генные цели для почти 90% всех HAR.
«Более полная картина открывает перед учеными новые горизонты возможностей», — сказал соавтор исследования Атрейо Пал из Йельского университета.
Многие целевые гены HAR активны в развивающемся мозге человека и связаны с такими процессами, как формирование нейронов и поддержание связи между нейронами. Некоторые также связаны с такими состояниями, как аутизм и шизофрения, что подчеркивает потенциальную роль HAR как в формировании нормальной функции мозга, так и в неврологических расстройствах.
«Наши результаты также показывают, что целевые гены HAR экспрессируются в определенных типах клеток в развивающемся мозге человека, включая типы клеток, которые могли способствовать увеличению размера нашего мозга», — заключил Пал.
Нунан добавил: «Раньше мы не знали, что такое многие из генов, контролируемых HAR, или каковы их биологические функции. У нас не было полной картины. Теперь это открывает для нас много новых путей понимания того, как HAR способствовали эволюции мозга».
Прорывные измерения космического водорода меняют представления о Вселенной
Достижения в вычислительной технике и астрономии привели к появлению все более сложных попыток составить карту крупномасштабной структуры Вселенной. В течение последнего десятилетия ученые работают над картированием одного конкретного аспекта, чтобы…
Доказано, что кошки мяукают, требуя, чтобы люди исправили ситуацию в их мире
Вопли, крики, завывания и мяуканье могут быть не просто способом кошки выразить недовольство окружающим миром, но и целенаправленной попыткой привлечь внимание, чтобы люди могли это исправить. Новое исследование показало, что…
Астрономы объяснили, почему у стареющих звезд внезапно падает светимость
С точки зрения невооруженного глаза, звезды стабильны и предсказуемы. Ничего особенного не происходит, кроме свечения. Само Солнце довольно плоское и ничем не примечательное, и будет светить относительно стабильно миллиарды лет.…
Погибшие в Волгограде и 1 198 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы
Средства ПВО за прошедшую ночь перехватили и уничтожили 1 198 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Четыре сотрудника южной промзоны Волгограда погибли в результате атаки беспилотников на…
Шуваев: за сутки в Белгородской области при атаках ВСУ погибли три человека
Вооруженные силы Украины атаковали территорию Белгородской области свыше 150 раз за прошедшие сутки, в результате погибли три человека, среди которых ребенок, еще 14 мирных жителей получили ранения, сообщил губернатор региона…
В Ставрополе предотвратили террористический акт в торговом центре
Сотрудники ФСБ России задержали в Ставрополе уроженца одной из стран Центральной Азии, готовившего взрыв в торговом центре. Об этом сообщили в Центре общественных связей (ЦОС) ФСБ России. "В Ставрополе пресечен…
Для мира на Украине США придется перевоспитать Европу
Страны Европы, которые долгое время находились на обочине переговорного процесса, могут получить мес...
Ученые опасаются, что «зеркальная жизнь» может погубить человечество
Многие ученые всерьез обеспокоены потенциальной угрозой «зеркальной жизни»: гипотетических организмо...
Эксперт не исключил также, что существует вероятность, когда при возникновении сочетания некоторых условий могут возникнуть предпосылки для развития того или иного сценария из широкого спектра возможных. Хотя не надо огульно отбрасывать и множенство других потенциальных вариантов.
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".