Ново проучване на университета в Йейл дава по-задълбочено разбиране за генетичните промени, които са формирали еволюцията на човешкия мозък, и как този процес се е различавал от този при шимпанзетата.

Публикувано в сп. Cell, изследването се фокусира върху човешките ускорени региони (HARs) - специален клас генетични превключватели, които контролират кога, къде и колко силно се активират определени гени по време на еволюцията. Предишни изследвания предполагаха, че HARs могат да регулират напълно различни гени при хората в сравнение с шимпанзетата, нашите най-близки роднини примати. Новите открития обаче показват, че вместо това HARs регулират активността на гени, които вече са общи за двата вида, като влияят върху начина, по който невроните се формират, развиват и комуникират.

С помощта на усъвършенствани техники изследователите успяха да проследят как HARs взаимодействат с гените и човешките невронни стволови клетки, което им позволи да идентифицират генни цели за почти всички HARs - значителен напредък в изучаването на човешката еволюция.

Откритието допринася за нарастващото разбиране за това как генетичните промени, възникнали по време на еволюцията, са ни превърнали в хора и значително разширява познанията за това какви гени контролират HARs, казва Джеймс Нунан, професор по генетика в Йейлския медицински факултет, който ръководи изследването.

„Резултатите разкриват, че HARs до голяма степен регулират едни и същи гени и при двата вида, особено тези, които участват в развитието на мозъка“, каза Нунан. „Въпреки това HARs регулират нивата на генна експресия по различен начин при хората, което предполага, че еволюционните промени в мозъчната функция са възникнали не чрез изобретяване на нови генетични пътища, а чрез модифициране на техния изход.“

Лабораторията на Нунан се фокусира върху разбирането на това как HARs допринасят за еволюцията на уникалните характеристики на човешкия мозък. В предишна работа екипът е показал, че някои HARs променят генната експресия по специфичен за човека начин в сравнение с най-близките ни роднини примати. Последното проучване значително разширява разбирането за биологичните промени, които HARs може да са предизвикали, казват изследователите. Въпреки че броят на HARs в човешкия геном е установен, преди това е имало ограничени познания за това кои гени контролират те; предишни проучвания са идентифицирали генни цели само за около 7 до 21% от HARs.

Това вероятно се дължи на факта, че предишните проучвания са използвали по-малко прецизни методи, а поради естеството на данните изследователите преди това са били в състояние да оценят идентичността само на малка част от генните цели на HAR, включително някои, които може изобщо да не са били цели.

За новото проучване екипът от Йейл използва усъвършенствани техники за триизмерно картографиране на генома, за да проследи как HAR взаимодействат с гените в невронни стволови клетки на хора и шимпанзета. Това им позволява да идентифицират генни цели за почти 90% от всички HARs.

Много генни цели на HAR са активни в развиващия се човешки мозък и са свързани с процеси като формиране на неврони и поддържане на комуникацията между невроните. Някои от тях са свързани и със състояния като аутизъм и шизофрения, което подчертава потенциалната роля на HAR както за формирането на нормалната мозъчна функция, така и за неврологичните разстройства.

Снимка: Unsplash

Виж още: Този LED дисплей може да превърне предницата на вашата Tesla във Ferrari, Rolls-Royce или... лицето на Мъск