Откуда у дельфина большой мозг

Учёные определили мутации, которые усовершенствовали мозг китообразных. Человек обладает наибольшей массой мозга в сравнении с массой тела, и мало кто из животных способен составить нам в этом конкуренцию.

Ближайшие «умники», как известно, наши эволюционные родственники — шимпанзе и дельфины. Причём дельфины, как ни удивительно, обгоняют шимпанзе. Как дельфинам удалось получить такие мозги — большая загадка. Китообразные эволюционировали от травоядных предков с относительно небольшим мозгом — вроде современных коров. Пятьдесят миллионов лет назад киты и дельфины сделали первые шаги в воду: они заменили обычные «сухопутные» ноги на плавники и начали учиться задерживать дыхание. При этом их мозг увеличился в три раза.

Чтобы понять, как это произошло, исследователи из Университета Уэйна (США) сравнили геном афалины с геномами двух её ближайших наземных родственников, коровы и лошади, а дополнительно взяли ещё собаку. На 10 тыс. кодирующих белки последовательностей ДНК учёные нашли 228 мутаций, которые встречались у всех афалин. Раз естественный отбор благоприятствовал этим мутациям — значит, они давали какое-то преимущество. Двадцать семь из них оказались связаны с нервной системой. Например, мутации попали в ген транстиретина, который регулирует транспорт глюкозы через гематоэнцефалический барьер, и в ген микроцефалина, от которого зависит размер головы и мозга. Другие мутации облегчали формирование и разрушение синапсов, без чего не обходится ни одна высшая когнитивная функция.

Кроме генных вариантов, влиявших на нервную систему, учёным попадались и те, что были связаны с сердечно-сосудистой системой и обменом веществ. Ряд изменений в геноме дельфинов касался механизмов доставки кислорода к тканям и работы митохондрий. Усовершенствование работы митохондрий связано не только с водным образом жизни, но и с необходимостью обеспечивать энергией увеличившийся мозг.

Как пишут авторы работы в журнале Proceedings of the Royal Society B, адаптация к водной жизни произошла у дельфинов за сверхкороткий срок, от 5 до 10 млн лет. Можно было бы предположить, что китообразным вообще свойствен высокий уровень мутаций, однако это не так: как и у человека, новые мутации вносятся в геном дельфинов реже, чем у других групп животных. Исследователи полагают, что такое замедление мутационного процесса может быть побочным эффектом увеличения мозга и интенсификации метаболизма.

В целом нельзя сказать, что результаты оказались столь уж неожиданными. Однако исследователи надеются с помощью дельфинов (и других животных) больше узнать об эволюции человеческого мозга. В двух далёких друг от друга группах приматов и китообразных эволюция добилась сходного результата по усовершенствованию нервной системы, и многие мутации (например, в гене микроцефалина) у нас и у дельфинов совпадают. Так что тайны человеческого мозга могут открыться вовсе не в сравнении с обезьянами...

Подготовлено по материалам ScienceNOW.

www