Ученые рассказали, почему мозг шимпанзе не похож на человеческий

Ученые обнаружили ген, который, вероятно, стал причиной того, почему мозг человека и шимпанзе развивался по-разному. По словам исследователей, около четырех миллионов лет назад обезьян поразил древний вирус, который внес небольшие коррективы в их ДНК, сообщает Science Alert.

Люди и шимпанзе очень похожи, несмотря на различия в том, как развивались наши сообщества. Хотя виды отделились от общего предка пять-шесть миллионов лет назад, отличаются лишь 1,2% ДНК. Теперь же ученые выяснили, что частично за это отвечает ретровирус, который поразил шимпанзе, но не людей, четыре миллиона лет назад.

«Мы хотели понять, как мозг человека и шимпанзе мог развиваться по-разному, учитывая, что очень многие из их генов, отвечающих за синтез белков, схожи. Нам было известно, что древние вирусы могут оставлять фрагменты своей ДНК в геноме, и эти остатки способны влиять на расположенные рядом гены. Вирус PTERV1 (эндогенный ретровирус шимпанзе — Pan troglodytes endogenous retrovirus-1) представлял особый интерес, поскольку он встречается у шимпанзе и других африканских человекообразных обезьян, но отсутствует у людей», — заявила ведущий автор исследования Патрисия Гердес из Лундского университета в Швеции.

Почему люди не заразились PTERV1, неясно. Возможно, помог уникальный противовирусный белок — TRIM5α. Не исключено также, что предки шимпанзе и людей в момент начала вирусной пандемии обитали в разных местах.

В новом исследовании ученые не стремились ответить на этот вопрос, но сосредоточились на том, как заражение вирусом повлияло на развитие мозга. Четыре миллиона лет назад PTERV1 встроил в геном шимпанзе последовательности ДНК, которые остаются активными и по сей день. И у людей, и у шимпанзе присутствует молекула, созданная на основе ДНК — LINC00662; она содержит инструкции для клеток по синтезу определенного белка.

«Мы обнаружили, что эта молекула активна на ранних этапах развития человеческого мозга, а наши эксперименты позволяют предположить, что она помогает клеткам мозга [человека] созревать и отращивать отростки», — пояснил Гердес.

У шимпанзе она тоже есть, но именно здесь вирус и оставил свой след. Встраивание вирусной ДНК приводит к отключению гена LINC00662 у шимпанзе.

В ходе экспериментов с органоидами человеческого мозга (небольшими скоплениями клеток, выращенными в лабораторных условиях в качестве исследовательской модели) ученые отключили LINC00662. В результате нейроны и их отростки — дендриты и аксоны, передающие информацию в мозге, — перестали созревать и расти так же активно, как это происходит при наличии функционирующего LINC00662.

«Мы пока не знаем всех функций LINC00662 в организме человека и того, как утрата его активности сказывается на шимпанзе в целом», — сказала Гердес.

Такие эксперименты позволили ученым быстро оценить, что могло произойти, если бы PTERV1 однажды проник в геном человека и внес в него аналогичные изменения.

«Если бы у людей присутствовала такая же вставка, она, вероятно, отключила бы LINC00662 и изменила процесс развития клеток мозга. Однако мы не можем предсказать, приведет ли это к формированию какой-то конкретной структуры мозга, появлению определенных способностей или изменению поведения. Итоговый эффект может зависеть от окружающих участков человеческой ДНК и других генов», — объяснила Гердес.  

Недавно ученые описали случай, когда самая большая известная группа диких шимпанзе, которые живут в лесах Уганды, оказалась вовлечена в конфликт наподобие «гражданской войны». Это первый пример ожесточенного раскола в сообществе диких шимпанзе, распавшегося на две враждующие группы.