Ученые из Дрезденского технического университета выяснили, что мозг человека отличается от мозга шимпанзе и горилл не столько набором генов, сколько тем, как они работают. У человека более активны 599 ДНК-переключателей, контролирующих гены. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Для эксперимента исследователи вырастили в лаборатории органоиды — небольшие структуры, имитирующие ранние этапы развития мозга, — из стволовых клеток человека, шимпанзе и гориллы. Затем они изучили базальные радиальные глиальные клетки. Это клетки-предшественники, из которых образуются нейроны и которые играют важную роль в росте мозга.
Ученые выявили 599 регуляторных участков ДНК, активность которых в человеческих клетках была выше, чем в клетках человекообразных обезьян. Такие участки действуют как переключатели, регулируя работу генов. Среди них обнаружились механизмы, влияющие на активность генов FAM107A и CNGA3.
Когда исследователи отключили эти гены в человеческих органоидах, клетки реже приобретали сложную форму с разветвленными отростками. В случае с FAM107A также уменьшилось количество нейронов. Это указывает на возможную роль гена в развитии нервной ткани. Функция CNGA3 в этом процессе пока менее ясна.
По мнению авторов, различия между человеческим мозгом и мозгом других приматов могут объясняться не столько появлением новых генов, сколько изменениями в регуляции уже существующих. Иными словами, важную роль играет не только набор генов, но и то, насколько активно они работают.
При этом обнаруженные механизмы не объясняют полностью ни увеличение человеческого мозга, ни развитие интеллекта. Эти процессы, вероятно, зависят от совместной работы множества генов и регуляторных элементов.
Ранее ученые выяснили, почему человеческий мозг так уязвим перед опасными мутациями.