Троянский конь в «мусорной» ДНК: Что помешало шимпанзе стать такими же умными, как человек
Шимпанзе - наши ближайшие родственники. Фото: Sharon Morris/Shutterstock/Fotodom
Генетически люди и шимпанзе практически идентичны. Секвенирование генома показало, что различия на уровне ДНК между нами составляют не более 1,3 процента. Шимпанзе – это фактически наш генетический черновик. Что не удивительно: ведь люди и шимпанзе имели общего предка еще 5-6 миллионов лет назад и лишь затем их эволюционные пути разделились. Но, не смотря на генетическое сходство, различия между нами поразительны – особенно это касается работы мозга. Мозг человека в 3 раза больше, чем у шимпанзе, а интеллект даже самых умных обезьян остается на уровне ребенка возраста 2-3 лет.
Группа ученых из Университета Лунда (Швеция) решила выяснить: что помешало шимпанзе стать такими же умными, как люди, если генетические различия минимальны?
Исследователи решили покопаться в «мусорной» части нашей ДНК – так иногда называют значительную часть генома (от 80 до 95 процентов), которая на первый взгляд не имеет прямых биохимических функций. Мусорная ДНК накапливалась в процессе эволюции. Например, геном человека на 8 процентов состоит из ретровирусов — остатков древних инфекций, которые поражали наших предков миллионы лет назад.
Многие из этих генов мутировали или были «одомашнены» нашим организмом и теперь выполняют критически важные функции. Например, ген Arc ведет свою родословную от древнего ретровируса, который около 375 миллионов лет назад внедрился в геном общего предка всех наземных позвоночных. А сегодня этот ген играет ключевую роль в формировании долговременной памяти.
Мусорная ДНК накапливалась в процессе эволюции. Фото: Ground Picture/Shutterstock/Fotodom
Изучая «вирусный мусор», который накопился в геноме, исследователи из Университета Лунда обратили внимание на древний ретровирус PTERV1. Он интересен тем, что встречается у шимпанзе и других человекообразных обезьян, но люди этим вирусом никогда не заражались. Возможно, наших предков защитил иммунитет, а может быть они жили на территориях, которые вспышка вируса PTERV1 не затронула. Так или иначе, но в отличие от людей предки шимпанзе этим вирусом часто болели и PTERV1 внедрил в их геном последовательности ДНК, которые остаются активными до сих пор.
Более того, выяснилось, что вирусные вставки PTERV1 играют роль «троянского коня» в организме. А именно блокируют работу гена LINC00662, который играет важнейшую роль в раннем развитии человеческого мозга – отвечает за созревание нейронов, формирование связей и плотность нейронной сети. У людей активность гена LINC00662 достигает пика на ранних стадиях развития мозга - примерно на третьем месяце после зачатия. Затем по мере взросления активность гена постепенное снижается.
Однако у обезьян этот ген «молчит», попав под дурное влияние элементов ретровируса. А без него мозг не способен создавать сложные нейронные сети – основу, на которой может функционировать язык, логическое мышление и высокий интеллект.
Стать человеком шимпанзе помешал ретровирус PTERV1. Фото: Mario Plechaty Photograph/Shutterstock/Fotodom
Для экспериментального подтверждения своей гипотезы нейробиологи провели серию опытов на органоидах - миниатюрных моделях мозга, выращенных из стволовых клеток. Эксперимент состоял из трех этапов:
1.В изначальной «базовой комплектации» в человеческих органоидах «ген гениальности» LINC00662 был активен, а в моделях мозга шимпанзе — нет.
2.Затем исследователи с помощью «генетических ножниц» CRISPR удалили вирусную вставку PTERV1 из клеток шимпанзе - ген LINC00662 сразу же «включился».
3.Когда ученые искусственно подавили активность LINC00662 в человеческих органоидах это негативно повлияло на развитие нервных клеток и формирование связей между ними.
- Мы не можем утверждать, что вирус был единственной причиной, которая привела к тому, что шимпанзе не смогли повторить интеллектуальный рывок, который сделали Homo Sapiens, - говорит ведущий автор исследования Патрисия Гердес, молекулярный нейрогенетик из Лундского университета. – Различия в устройстве мозга могут быть вызваны многими факторами. Но наши результаты демонстрируют огромную роль, которые сыграли вирусы в эволюции мозга приматов.
Кто бы мог подумать, что появление разумной жизни зависит от таких мелочей?
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Женская грудь создана не для мужчин: ученые нашли ответ, как она спасла людей от вымирания
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ
Иисус Христос действительно ходил по воде. Теперь это научно доказано