Люди и шимпанзе генетически очень похожи, но их мозг развивался по-разному. Исследователи из Лундского университета в Швеции предполагают, что одну из причин этих различий может объяснять древний вирус, заразивший предков современных шимпанзе несколько миллионов лет назад.
В исследовании, в журнале Science Advances, ученые обнаружили, что вирус оставил в ДНК шимпанзе фрагменты, которые подавляют работу гена LINC00662. У человека этот ген, напротив, активен и играет важную роль на ранних этапах развития мозга.
- Источник:
Shutterstock/Fotodom.ru/Vytaute Seinauskaite
Речь идет о ретровирусе PTERV1. Миллионы лет назад он распространился среди популяции шимпанзе, а его генетический материал сохранился в ДНК и передавался следующим поколениям. Со временем вирусные последовательности оказались в разных участках генома. Их активность подавляется с помощью метилирования — естественного механизма, который помогает клеткам регулировать работу генов.
Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи создали миниатюрные модели мозга из стволовых клеток человека и шимпанзе. Такие трехмерные структуры, называемые органоидами, воспроизводят некоторые процессы, происходящие в мозге на ранних этапах его развития.
Сравнение показало заметную разницу: в органоидах человека ген LINC00662 работал активно, а в моделях мозга шимпанзе был полностью выключен. «В органоидах человека этот ген экспрессировался на высоком уровне, тогда как в органоидах шимпанзе его экспрессия полностью отсутствовала», — рассказала Патриция Гердес, исследовательница из Лундского университета.
Затем ученые решили проверить, действительно ли причиной стало присутствие вирусного фрагмента. С помощью технологии редактирования генов CRISPR-Cas9 они удалили эту последовательность ДНК из клеток шимпанзе. После этого ген LINC00662 снова начал работать. По словам Гердес, эксперимент подтвердил, что именно внедрение вирусной последовательности приводит к подавлению гена.
Исследователи также проверили, что происходит, если выключить LINC00662 в органоидах человеческого мозга. Оказалось, что в этом случае снижается активность других генов, связанных с развитием нервных клеток и формированием связей между ними.
Профессор молекулярной нейрогенетики Лундского университета Йохан Якобссон отметил, что открытие помогает понять, почему люди и шимпанзе, несмотря на сходство генетического материала, могут существенно различаться. Важно не только то, какие гены есть у организма, но и то, какие из них включены и как регулируется их работа.
Ученые подчеркивают, что древний вирус не объясняет все различия между человеческим мозгом и мозгом шимпанзе. Однако полученные данные указывают на возможную роль вирусных фрагментов в эволюции мозга. Теперь исследователи планируют выяснить, могли ли другие подобные последовательности повлиять на развитие нервной системы и связаны ли они с заболеваниями головного мозга.
Ранее мы рассказывали о том, что нобелевку по физиологии и медицине дали за способ управлять мозгом с помощью света.
