Ученые, возможно, обнаружили ключевое различие между мозгом людей и неандертальцев

Ученые, проводившие эксперименты на мышах, обнаружили доказательства того, что ключевые части мозга современного человека развиваются дольше, чем у нашего давно вымершего сородича, неандертальца.

Как в случае с зайцем и черепахой, здесь побеждает медлительность. Дополнительное время вызвано различиями в белках, которые, по-видимому, также уменьшают количество хромосомных ошибок, что в конечном итоге приводит к более здоровой и выносливой популяции.

Результаты исследования предполагают, что этот этап в развитии нашего неокортекса (морщинистого внешнего слоя, отвечающего за мышление высшего порядка) играет роль в защите нас от болезней, чего неандертальцам, по-видимому, не хватало.

В последние годы достижения в области генетики позволили ученым установить последовательность ДНК, извлеченной из древних останков, что позволило получить подробную информацию о том, как геном неандертальцев сопоставляется и отличается от нашего собственного.

Например, нам известно около 100 аминокислот - соединений, из которых состоят белки, - которые изменились, когда современные люди отделились от ветви, давшей начало неандертальцам и другим близким родственникам - денисовцам.

Замена аминокислот может иметь значительные последствия, но было неясно, какие функции изменили эти замены между людьми и неандертальцами.

Шесть из выявленных замен существуют в белках, которые, как уже известно, играют роль в распределении хромосом во время деления клеток. Поэтому группа исследователей под руководством генетика Фелипе Мора-Бермудеса из Института молекулярной клеточной биологии и генетики имени Макса Планка в Германии провела эксперименты, чтобы выяснить, какую роль эти аминокислотные изменения могут играть в развитии неокортекса.

Естественным объектом исследования были лабораторные мыши, которые, как оказалось, имеют общие с неандертальцами (и обезьянами) те же шесть аминокислот в соответствующих белках. Используя CRISPR Cas-9, исследователи заменили эти аминокислоты на те, которые встречаются у современных людей.

Они также провели исследование в противоположном направлении. Они вырастили органоиды человеческого мозга из эмбриональных стволовых клеток - комочков мозговой ткани, которые не являются живыми или разумными - и заменили аминокислоты современного человека на варианты неандертальца/мыши/обезьяны.

Результаты оказались поразительными и захватывающими.

"Мы обнаружили, что три аминокислоты современного человека в двух белках вызывают более длительную метафазу - фазу, когда хромосомы готовятся к делению клетки, - объясняет Мора-Бермудес, - и это приводит к меньшему количеству ошибок при распределении хромосом по дочерним клеткам нейрональных стволовых клеток, как у современных людей".

Кроме того, метафаза в органоидах неандертальского человека была короче, что привело к вдвое большему числу ошибок при разделении хромосом по сравнению с контрольными органоидами. Это позволяет предположить, что три аминокислотные замены современного человека ответственны за меньшее количество ошибок распределения хромосом по сравнению с неандертальцами.

Поскольку ошибки в количестве хромосом, известные как полисомии, могут привести к серьезным расстройствам, а также к раковым заболеваниям, таким как лейкемия и карцинома, полученные результаты позволяют предположить, что изменения пошли на пользу современным людям. Они также предполагают, что на функции мозга у неандертальцев хромосомные нарушения могли влиять с большей частотой, чем мы наблюдаем у современных людей.

"Настоящие данные предполагают, что вероятность каких-либо подобных пагубных последствий неправильной сегрегации хромосом у современных людей может быть ниже, чем у неандертальцев, денисовцев и обезьян", - пишут исследователи в своей статье.

"Необходима дальнейшая работа, чтобы определить важность этих эффектов для признаков, характерных для современных людей".

Исследование было опубликовано в журнале Science.