В клетках человека обнаружили почти 600 участков ДНК, которые активнее работают, чем соответствующие участки у шимпанзе и горилл. Исследование мозговых органоидов показало, как различия в регуляции общих генов могли повлиять на образование нейронов.
Ученые из Дрезденского технического университета изучили, почему мозг человека значительно крупнее мозга его ближайших эволюционных родственников. Часть ответа, по их данным, может заключаться в различиях регуляции одних и тех же генов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Команда сравнила раннее развитие органоидов мозга человека, шимпанзе и гориллы. В человеческих клетках исследователи обнаружили почти 600 более активных участков ДНК, управляющих работой генов. Многие из них связаны с формой клеток-предшественников нейронов.
Исследователей интересовал неокортекс — область коры, участвующая в абстрактном мышлении, долгосрочном планировании и речи. У человека он значительно больше, чем у других человекообразных обезьян. Известные гены, специфичные для человека, объясняют это эволюционное увеличение лишь отчасти.
Развивающаяся мозговая ткань человекообразных обезьян недоступна для исследований по этическим причинам, поэтому команда использовала органоиды. Это небольшие трехмерные структуры, выращенные из стволовых клеток и воспроизводящие отдельные особенности развития неокортекса. Такой подход позволил сопоставить ранние этапы формирования ткани у трех видов.
Часть генома, кодирующая белки, у человека на 98–99% совпадает с соответствующими последовательностями шимпанзе и гориллы. Однако сходство генов не означает одинаковой активности. Ее регулируют короткие участки ДНК — своеобразные переключатели, способные усиливать или ослаблять работу генов.
В нейральных стволовых клетках человеческих органоидов почти 600 таких переключателей оказались активнее, чем у двух других видов. Многие управляли генами, влияющими на форму клеток, в том числе на образование длинных разветвленных отростков.
Когда ученые отключили два таких гена в человеческих органоидах, стволовые клетки стали менее разветвленными. Отключение одного из них также привело к образованию меньшего числа нейронов.
Этот результат согласуется с прежними исследованиями: более разветвленные клетки-предшественники могут получать больше сигналов из окружения, чаще делиться и производить больше нейронов. По мнению авторов, различия в регуляции общих генов могли способствовать увеличению человеческого мозга. Органоиды позволяют изучать этот механизм на уровне отдельных клеток и генов, хотя воспроизводят лишь часть процессов развития мозга.
Мешки и морщины на лице пройдут, если вечером на лицо нанести этот...