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».
Загадочная ось во Вселенной совпадает с осью нашей Солнечной системы
Как раз тогда, когда нам кажется, что мы начинаем познавать Вселенную, новая загадка выбивает это представление из космологии. Будь то люди XVII века, которые наконец-то поняли, что живут на скале,…
Гигантские каменные сосуды с костями раскрывают тайну столетней давности
На протяжении почти столетия археологи ломают голову над тысячами гигантских каменных кувшинов, разбросанных по высокогорью Лаоса. Высеченные из цельной скалы и весящие несколько тонн, они стоят группами по всей территории,…
Острова теряют биоразнообразие, которое делало их уникальными
Острова издавна служили естественными лабораториями для изучения эволюции и экологии, вдохновляя на создание основополагающих идей, начиная от теории эволюции Дарвина и заканчивая самой островной биогеографией. Новые исследования показывают, что многие…
МО: за ночь над регионами России сбили 133 украинских БПЛА
Российские средства ПВО перехватили и уничтожили за ночь над регионами РФ и акваторией Черного моря 133 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи в период…
Шуваев: за сутки в Белгородской области при атаках ВСУ один человек погиб, 12 были ранены
ВСУ атаковали территорию Белгородской области порядка 90 раз за прошедшие сутки. В результате погиб мирный житель, еще 12 получили ранения, сообщил врио губернатора региона Александр Шуваев в "Максе". "За минувшие…
ВС России поразили предприятие «Смарт интеллиджент систем» в Киеве
Армия России поразила в Киеве предприятие "Смарт интеллиджент систем", производившее беспилотники, сообщили в Минобороны РФ. Предприятие осуществляло производство беспилотных летательных аппаратов различных модификаций и комплектующих к ним. В том числе…
Чувство родной земли помогает оставаться людьми в цифровую эпоху
Мы неизбежно дорастём до представления о том, что любая земля свята. Человеку земля нужна как союзни...
Человеческий мозг может хранить информации в 1000 раз больше, чем считалось
Человеческий мозг ежедневно выполняет триллионы вычислений, потребляя при этом примерно столько же э...
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)".