Гены неандертальцев могут изменять скопления тканей человеческого мозга
Технологии12 февраля 2021

Гены неандертальцев могут изменять скопления тканей человеческого мозга

Мозг не сохранился в летописи окаменелостей, поэтому невозможно узнать, чем мозг современного человека отличается от наших давно вымерших предков, неандертальцев.

Из окаменелых черепов мы знаем, что их мозг был большим - на самом деле немного больше нашего - но они мало что говорят нам об их неврологии и развитии.

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего придумали захватывающий и провокационный способ начать отвечать на этот вопрос. Они создали сгустки мозговой ткани, генетически модифицированные, чтобы нести ген, который принадлежал неандертальцам и другим архаичным гомининам, но не Homo sapiens.

Хотя исследование находится на очень ранней стадии, исследователи обнаружили, что органоиды мозга неандертальцев произвели значительные изменения в том, как мозг устроен.

«Вопрос в том, что делает нас людьми», - сказала Алиссон Муотри, профессор и директор программы стволовых клеток в Институте геномной медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего.

"Почему наш мозг так отличается от мозга других видов, включая наших вымерших родственников?"

Нейроархеология

Муотри, который до сих пор провел восемь лет над проектом, называет свою работу «нейроархеология».

"Когда вы находите кусок кости или (древесного угля) и пытаетесь реконструировать, как это общество жило, что они делали, как они связаны друг с другом - вы пытаетесь понять разум. Мы делаем то же самое."

Работа объединяет три передовых области науки: секвенирование древней ДНК, редактирование генов CRISPR и органоиды. Органоиды - это миниатюрные органы, сделанные из стволовых клеток людей - они позволили медицине безопасно тестировать лекарства вне тела, персонализируя и революционизируя области медицинских инноваций, такие как лечение рака.

По словам Муотри, органоиды мозга неандертальцев имели "форму попкорна" по сравнению с более округлыми, ровными формами современных людей. Его команда также заметила, что нейроны органоидов созревают быстрее, чем современные человеческие.

«Нейроны в органоидах архаической версии, мы видим большую активность на самых ранних стадиях, чем современные человеческие. Мы определенно не ожидали этого».

Он сказал, что наблюдал подобную активность в своей предыдущей работе с органоидами шимпанзе.

«Детеныш шимпанзе может перехитрить новорожденного человека. Нам нужно время, чтобы выкормить наших малышей, пока они не станут независимыми. Мы не видим этого у других видов. Я думаю, что мы видим здесь нечто похожее».

Однако Муотри подчеркнул, что это предположение. Органоиды далеки от настоящего мозга. Во-первых, у них нет связи с другими органами.

«Мы не знаем, как будет вести себя человеческий мозг, несущий эти архаические версии», - сказал он. «Все эти различия, которые мы видим на ранних стадиях, могут исчезнуть, потому что у мозга есть способы их компенсировать».

«Но мы знаем, что очень ранние незаметные изменения в развитии мозга могут иметь последствия для мозга взрослого человека. Возьмем, к примеру, гены, участвующие в аутизме».

Генное редактирование с использованием архаичного материала

Теперь мы знаем, что многие из нас - крошечная часть неандертальцев, чья ДНК несет в себе следы прошлых встреч между ранними современными людьми и неандертальцами, которые населяли Европу и некоторые части Азии примерно 40 000 лет назад.

Доказательства того, что первые люди скрещивались с неандертальцами, появились в 2010 году после того, как ученые во главе с генетиком Сванте Пяабо впервые применили методы извлечения, секвенирования и анализа древней ДНК из костей неандертальцев и детального картирования их генома. Некоторые люди, особенно в Азии, также имеют генетическое наследие от денисовцев, другой более загадочной группы архаичных людей.

Команда UCSD сначала сравнила геномы неандертальцев, денисовцев и современных человеческих популяций, чтобы определить, какие генетические варианты не были общими с нашими близкими родственниками.

«Мы спросили, что в нас уникального? В итоге мы получили только 61 ген, кодирующий белок, которые отличаются у современных и архаичных людей», - сказал Муотри.

Команда решила сосредоточиться на гене, известном как NOVA1, потому что он считается «главным регулятором» других генов, которые влияют на раннее развитие нервной системы у современных людей. По его словам, изменения в этом гене связаны с психическими расстройствами, такими как шизофрения и аутизм.

Затем ученые использовали технологию редактирования генов CRISPR, которая получила Нобелевскую премию по химии в 2020 году, чтобы заменить современный ген NOVA1 архаичной версией в стволовых клетках человека и заставить стволовые клетки превратиться в органоиды.

«Это чрезвычайно сложный набор экспериментов», - сказал Грейсон Кэмп, доцент Базельского университета в Швейцарии, который не принимал участия в исследовании.

«Органоиды трудно контролировать. Если бы у них был весь контроль, можно было бы поверить, что это единственное изменение аминокислоты оказывает сильное влияние на развитие мозга. Что необычно».

В своей лаборатории Кэмп создал органоиды мозга, используя стволовые клетки, содержащие часть ДНК неандертальцев, обнаруживаемую сегодня в современных человеческих популяциях.

`` Нет волшебного варианта, делающего нас людьми ''

Такое смелое исследование, естественно, сопровождается оговорками.

Редактирование генов - не идеальный процесс, и вставка архаичного гена в человеческие клетки не воспроизводит то, на что был на самом деле геном неандертальца, сказал Тони Капра, доцент кафедры эпидемиологии и биостатистики Бакарского вычислительного института медицинских наук при университете Калифорнии, Сан-Франциско.

«Сложно сказать, что результаты исследования органоидов неандертальского варианта обязательно отражают развитие мозга неандертальцев», - сказал он по электронной почте. Капра не принимал участия в исследовании.

«Это изменение оценивается в контексте генома человека, поэтому архаичный вариант находится на генетическом фоне, который не отражает того, на что был похож геном неандертальца».

Тем не менее, Капра был воодушевлен исследованием, опубликованным в четверг в журнале Science. Однако он предупредил, что «мы не должны ожидать, что будет один вариант магии, который сделал нас людьми.

«Большинство черт, которые делают нас современными людьми по сравнению с неандертальцами (или даже шимпанзе), очень генетически сложны», - сказал Капра. «Тысячи частей нашего генома способствуют развитию нервной системы и познанию».

Затем Муотри хочет посмотреть на другие 60 генов, идентифицированных командой, изменяя их по отдельности или в комбинации. Для этого он создал новую лабораторию под названием Центр археализации Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Недавние археологические открытия позволили предположить, что неандертальцы обладали многими из тех же когнитивных способностей, что и ранние современные люди, но, как и окаменелости и каменные артефакты, маловероятно, что нейроархеология сможет предложить окончательные ответы, сказал Капра.

«Мы никогда не сможем воссоздать экологический и социальный контекст, в котором жили эти люди или произошли эти события. Окружающая среда настолько важна для формирования того, как геномы выражают себя, что нам всегда придется строить догадки», - сказал он.

«Тем не менее, я думаю, что в ближайшие годы мы узнаем гораздо больше из костей и геномов».

Написать комментарий
💬 Последние комментарии
Алиса
Светлая память! Спасибо за статью!
кипчак
Типичный "герой" На таких вся незалежнисть держится. Судя по массовым поддержкам в разных городах .
кипчак
Почему умные люди реально оценивают США, а малограмотные ее обожествляют? Вопрос А.Вассерману.
кипчак
Теперь понятно, почему столько молодежи шляется по митингам на просторах бывшего СССР - США долларов не жалеют. Они их никогда на свои грязные делишки не жалели, о чем идет речь в книге "Невидимое правительство" . До ее прочтения не было сомнений, что США гадость, а после утвердилось мнение что это гадость-гадость. Хотя речь идет только о событиях 50-х, 60-х годах 20 века, но этого вполне достаточно, чтобы сравнить с сегодняшним днем и представить, что все те же фальшивые письма, лживые заверения с высоких мировых трибун, вербовка предателей, податливых политиков. Хорошо, что информация собрана в одну небольшую книгу - действует как ударная доза для просветления сознания.
кипчак
Чем меньше будут шляться - здоровее будут. Пока висел железный занавес, в СССР не каждый знал слово "наркотики", проституция порицалась, а об игорных домах знали только по обличающей Запад хронике - ведь известно, что все эти "бизнесы" курируют мафиози и прочая нечисть.
Юрий
зато бандерлоги живут
кипчак
Учитывая, что Трампа вырубали из соцсетей и блокировали аккаунты его сторонников, то при таком подходе, президентом ему больше не быть. Сейчас же как - если бы не СМИ и не соцсети, то даже в Киеве не каждый в 2013-14 гг. знал бы, что началась "революция" и она бы быстро сдулась. Так и в США, кто постарше, имеют одни взгляды на будущее ,скорее всего их возмутила грязная, нечестная предвыборная игра и результат, кто помоложе и при деле (имеют доход и работу) или бояться говорить правду, или, могу предположить, не смотрят телевизор и правды не знают, не знают , что у них в США происходит, или там им правду не показывают(как на украинских оставшихся телеканалах). Вот такое мое мнение рядового (пересичного) украинца. Так я еще пытаюсь искать информацию и думать, а у других(многих) на это нет ни времени, ни желания, ни элементарных знаний, чтобы сложить информацию в логическую цепочку событий.