Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • medtech
  • ММИФ-2018
  • Vitacoin

Ген ARHGAP11B делает мозг человеческим

Как эволюция увеличила наш мозг

Кирилл Стасевич, «Наука и жизнь»

На прошлой неделе весь научный (и не только научный) мир аплодировал работе исследователей из Университета Дьюка, которые увеличили мышиный мозг с помощью человеческой ДНК. Мышам пересаживали регуляторную последовательность под названием HARE5, которую брали из генома шимпанзе и человека. HARE5 работает энхансером (или помощником-стимулятором) гена Frizzled 8, от которого зависит деление клеток-предшественников корковых нейронов в развивающемся мозге. В результате оказалось, что, по сравнению с энхансером от шимпанзе, человеческий регуляторный фрагмент делал мозг мышей на 12% больше, за счёт увеличения числа нейронов в коре. Может, именно из-за этого отрезка ДНК человек и стал разумным?

Может, не только из-за него. Только что в Science вышла новая статья (Florio et al. Human-specific gene ARHGAP11B promotes basal progenitor amplification and neocortex expansion), «героем» которой стал другой участок ДНК, а именно – ген ARHGAP11B (подчеркнём – не регуляторный фрагмент, а именно ген, кодирующий информацию о белке). Виланд Хуттнер (Wieland B. Huttner) и его коллеги из Института молекулярной и клеточной биологии и генетики Общества Макса Планка пытались выяснить, какие гены управляют развитием мозга у зародышей человека и мыши (A gene for brain size – only found in humans). В первую очередь авторов работы интересовали молекулярно-генетические отличия между развивающимся мозгом людей и развивающимся мозгом грызунов.


Извилины, которыми славится мозг приматов, возникли в эволюции относительно поздно,
и даже у грызунов их ещё нет. (Фото EUSKALANATO / Flickr.com.)

В формирование коры полушарий вносят вклад несколько типов стволовых клеток, которые с течением времени превращаются в различные нейроны. И первоочередной задачей было отделить такие клетки друг от друга, чтобы их можно было сравнить у человека и у мыши. В результате сравнения схожих линий стволовых клеток удалось найти 56 генов, которые работали в человеческом мозге, но которых не было у грызунов. Среди них оказался один особенно активный, вышеупомянутый ARHGAP11B. Про него известно, что он возник из-за неполного удвоения некоего предкового гена – неполного в том смысле, что в копии не хватало какой-то части оригинала. (В скобках заметим, что так выглядит обычный способ появления новых генов, когда возникает дополнительный вариант какой-то уже существующей последовательности, после чего один из вариантов становится «эволюционным полигоном», вбирающим мутации и приобретающим новые функции.) Копирование гена случилось уже после того, как человек откололся от обезьян: ARHGAP11B нет ни у шимпанзе, ни, тем более, у грызунов, однако он есть у неандертальцев и денисовских людей (ещё один вымерший подвид людей, за изучение которых Российская академия наук на днях присудила свою высшую награду). Так что о большой роли этого гена в «оразумливании» человека подозревали давно.

Теперь, можно сказать, подозрения подтвердились. Пересаженный мышам, ARHGAP11B вдвое увеличивал число нейронов в коре; более того, иногда у мышей с ARHGAP11B даже начинали формироваться извилины, которые, как известно, у грызунов полностью отсутствуют. На клеточном уровне действие гена сводилось к тому, что он увеличивал число промежуточных клеток-предшественников и побуждал их чаще делиться перед тем, как они окончательно превратятся в специализированные нейроны.


Мозг эмбриона мыши, в котором из-за человеческого гена начали формироваться извилины (правая половина).
(Фото Wieland Huttner / Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics.)

Конечно, эффективность мозга зависит не только от объёма, но и от характера связей между нейронами, от архитектуры нервных цепей и крупных нейронных «департаментов». Вместе с тем было бы странно отрицать, что чем больше нейронов, тем больше вариантов для самых разных архитектурных изысков. Так что своей разумностью мы в очень большой степени обязаны молекулярно-генетическим инструментам, которые добавили нам нервных клеток. Сейчас мы знаем два таких инструмента: регуляторный элемент HARE5 и ген ARHGAP11B, и не исключено, что дальнейшие исследования добавят сюда и других генетических «игроков».

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
04.03.2015

Читать статьи по темам:

генетически модифицированные животные гены мозг эволюция человека Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Лишний ген на треть увеличивает продолжительность жизни

Ученые нашли у плодовых мушек особый ген, который отвечает за уничтожение больных клеток. Дополнительная копия этого гена продлевает жизнь более чем на 30%.

читать

Защитим плантации кофе от трансгенных жуков!

Из-за трансгенных жуков дорожает кофе, в то время как сами они не голодают, бесплатно съедая кофе примерно на полмиллиарда долларов в год. Иногда доводя до разорения, а может, и до суицида местных фермеров.

читать

Y-хромосому могут заменить всего два гена

Исследователи из Гавайского университета показали, что генетически модифицированные мыши с Y-хромосомой, содержащей всего два гена, способны развиваться нормально и даже могут иметь потомство.

читать

Продление жизни: уберите отцовские гены!

Генетики объясняют продление жизни у «дочек двух мам» подавлением гена Rasgrf1 на наследуемой от отца хромосоме 9. Не исключено, что на продолжительность жизни влияют и другие гены, передающиеся обычно от отца.

читать

Мышиный мозг вырос благодаря человеческому гену

«То, что нам удалось обнаружить, является лишь небольшой частью генетической подоплеки того, почему наш мозг заметно больше, чем у всех других приматов. Наше исследование очень четко показало, насколько сложными были те изменения, которые пережили наши предки во время эволюции».

читать

Результаты изучения долголетия на дрозофилах нуждаются в пересмотре

Воздействие полового гормона, применяемого для манипуляций над генами при изучении механизмов долголетия на мухах-дрозофилах, само по себе увеличивает продолжительность жизни насекомых на 68%.

читать