Ваш браузер устарел, поэтому сайт может отображаться некорректно. Обновите ваш браузер для повышения уровня безопасности, скорости и комфорта использования этого сайта.
Обновить браузер

ДНК — это оригами: генетики выяснили, почему человек стал умнее обезьяны 1 млн лет назад

Всё произошло случайно

11 мая 2023Обсудить
ДНК — это оригами: генетики выяснили, почему человек стал умнее обезьяны 1 млн лет назад
Источник:
Vance Crofoot / Alamy

Исследователи из Гладстоунского института науки о данных и биотехнологии и Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили большие структурные изменения в геномах наших ранних предков, которые расположены вокруг HARs — зон ускоренного развития. По мнению ученых, в итоге они вызвали целый каскад более мелких перемен, в том числе изменили способ свертывания ДНК ранних людей. Исследование опубликовано в Science.

В начале 2000-х эта же команда под руководством профессора Кэтрин Поллард сравнивала геномы человека и шимпанзе и обнаружила участки ДНК, которые теперь называют зонами ускоренного развития человека — HARs. У нас это 49 сегментов, которые сильно отличаются от аналогичных у других приматов и вообще млекопитающих. У остальных позвоночных они почти не менялись на протяжении всей эволюции, но у ранних людей внезапно изменились в последние миллионы лет. И скорость мутаций была в 70 раз выше, чем у всего генома.

Позже генетики выяснили, что большинство HAR-областей — это энхансеры (усилители), то есть небольшие участки ДНК, которые регулируют активность генов, отвечающих за развитие мозга. Но было неясно, как эти HARs появились, почему так быстро менялись и как повлияли на то, что люди стали отличаться от других приматов.

ДНК — это оригами: генетики выяснили, почему человек стал умнее обезьяны 1 млн лет назад
Источник:
Science

В новой работе специалисты проанализировали HARs и их окружение в геноме у 241 вида млекопитающих. Оказалось, что HARs, как правило, расположены в областях генома, которые у человека сильно структурно отличаются от тех же областей у других животных. В 30% случаев в этих областях структурные вариации (отличия) привели к тому, что ДНК у человека сворачивается иначе, чем у шимпанзе и остальных приматов.

По словам Кэтрин Поллард, ДНК скручивается в трехмерном пространстве подобно оригами, и от способа, которым она сложилась, зависит то, каким образом энхансеры должны влиять на активность генов. Когда менялось сворачивание генома, усилителям тоже приходилось быстро ориентироваться.

Кэтрин Поллард

«Представьте, что вы усилитель, контролирующий уровень гормонов в крови, а затем ДНК складывается по-новому, и внезапно вы сидите рядом с геном нейротрансмиттера, и вам нужно регулировать уровни химических веществ уже в мозге, а не в крови. Ваши инструкции устарели и их необходимо экстренно изменить».

Команда также проследила в лабораторных экспериментах, какие именно участки ДНК попали под контроль этих HARs. У человека в большинстве случаев они были близки к генам, которые играют роль в развитии мозга. Также некоторые были связаны с ЦНС и психическими заболеваниями.

По выводам авторов, все могло начаться более миллиона лет назад, когда во время формирования яйцеклетки или сперматозоида у раннего человека произошло случайное событие, приведшее к перестройке больших фрагментов генома. Удаление, дублирование или изменение участков ДНК привело к появлению HARs, а они, в свою очередь, повлияли на развитие нашего вида.

Подписываясь на рассылку вы принимаете условия пользовательского соглашения