Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • OpenBio-2022
  • regenerativnaya-meditsina
  • vsh25

Мутантный ген и размер мозга

Эволюцию мозга человека определил всего один мутантный ген

Даниил Сухинов, Naked Science

Новая кора, или неокортекс, — эволюционно наиболее молодая область коры головного мозга. Ее выделяют у всех видов млекопитающих, однако именно у человека неокортекс составляет основную часть коры, даже при сравнении с высшими человекообразными обезьянами. Именно эта область мозга отвечает за такие высшие когнитивные способности, как осознанное мышление, речь, обучение и способность к рассуждению.

Считается, что наблюдаемое у человека увеличение объема коры связано с более высокой пролиферативной способностью (то есть способностью к размножению клеток делением и последующему разрастанию ткани) клеток-предшественников нейронов коры головного мозга. И хотя гены, ответственные за подобную повышенную пролиферацию, уже, казалось бы, были найдены в предыдущих исследованиях, их влияние на развитие мозга человекообразных обезьян еще никто не изучал. 

Это заметила группа ученых из Института молекулярной клеточной биологии и генетики имени Макса Планка (Германия) и решила выяснить, как активность гена, повышающего пролиферацию предшественников нейронов у человека, будет действовать в мозгу шимпанзе — характерного представителя человекообразных обезьян. Статья с результатами исследования опубликована в журнале EMBO Reports (Fischer et al., Human-specific ARHGAP11B ensures human-like basal progenitor levels in hominid cerebral organoids).

Однако ранее исследования на человекообразных обезьянах не проводились не просто так, ведь они запрещены в Европе по этическим соображениям. Авторы новой работы нашли выход — они проводили эксперименты с так называемыми мозговыми органоидами. Органоиды представляют собой модельные трехмерные клеточные структуры диаметром несколько миллиметров, которые можно выращивать из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) шимпанзе или человека.

ИСПК получают, перепрограммируя обычные дифференцированные клетки с уже заданной функцией так, что они становятся вновь стволовыми. Далее из них можно получить почти любые другие клетки, в том числе органоиды, имитирующие мозговую ткань и даже отдельно кору головного мозга. Причем ранее было показано, что исследования на таких органоидах идентичны экспериментам на реальном мозге.

Ученые выбрали известный ранее специфичный для человека ген ARHGAP11B, активный в основном в клетках-предшественниках нейронов в неокортексе плода человека, и заставили его экспрессироваться в клетках мозговых органоидов шимпанзе. Это привело к удвоению количества предшественников нейронов, играющих ключевую роль в расширении неокортекса.

brain.jpg

Органоид мозга шимпанзе размером около 3 миллиметров. Обычные стволовые клетки окрашены в красный цвет, стволовые клетки, получившие ген ARHGAP11B, окрашены зеленым цветом.

С другой стороны, заблокировав экспрессию этого гена в клетках мозговых органоидов человека, исследователи снизили количество предшественников нейронов неокортекса до уровня шимпанзе. Причем блокировка схожего, но не идентичного гена ARHGAP11A, гораздо более распространенного среди многих видов животных, не приводит к таким кардинальным изменениям.

Предполагается, что ген ARHGAP11B появился в результате частичной дупликации (удваивания) гена ARHGAP11A примерно 5 миллионов лет назад и дальнейшей мутации этой копии. Возможно, именно эти мутации и последующая экспрессия ARHGAP11B и сыграли ключевую роль в увеличении когнитивных способностей и эволюции человека.

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


Читать статьи по темам:

эволюция человека мозг мутация Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Почему мы умнее неандертальцев

Когнитивное превосходство современного человека над неандертальцем могла вызвать единственная аминокислотная замена.

читать

Почему человек такой разумный

У людей, в отличие от неандертальцев, есть мутация, которая заметно влияет на метаболизм пуриновых соединений в клетках мозга.

читать

Болезнь Альцгеймера – горе от ума?

Самая распространенная форма старческого слабоумия возникла одновременно с возросшими возможностями мозга.

читать

Еще одно отличие от обезьяны

В мозге людей и шимпанзе различается активность одного из некодирующих участков генома, регулирующего транскрипцию генов.

читать

Отрицательный отбор

У ученых есть основания полагать, что эволюция интеллекта у современных людей направлена совсем не в ту сторону, в какую хотелось бы.

читать

Почему у нас большие головы?

Различия в экспрессии гена ZEB2 позволяют клеткам человеческого мозга развиваться дольше, чем у наших родственников – шимпанзе и горилл.

читать