Секрет большого мозга человека — не в особых генах, а в «настройках» работы тех, что достались нам и от обезьян. К такому выводу пришли ученые из Центра регенеративных терапий Дрезденского технического университета в Германии, сравнившие лабораторные модели мозга человека, шимпанзе и гориллы. Результаты сравнения опубликованы в журнале Nature Communications.
За абстрактное мышление, долгосрочное планирование и речь отвечает неокортекс — у человека он заметно крупнее, чем у других человекообразных приматов. Отдельные человеческие гены уже связывали с ростом мозга, но полностью объяснить эволюционное расширение новой коры они не могут, тем более что наши геномы совпадают с обезьяньими на 98–99%. Проследить развитие мозга обезьян напрямую невозможно: эмбриональные ткани человекообразных недоступны для исследований по этическим причинам.
Выходом стали органоиды — крошечные трехмерные структуры, выращенные из стволовых клеток и повторяющие раннюю стадию развития коры. Сравнив органоиды трех видов, исследователи нашли почти 600 генетических «выключателей» — коротких участков ДНК, которые прибавляют или убавляют активность гена, как «светорегулятор яркость лампы», образно поясняет руководитель экспериментальной части работы Тереза Шютце. У человека эти выключатели действовали активнее, чем у шимпанзе и горилл.
Многие из найденных переключателей управляют генами, отвечающими за форму клетки, — прежде всего за рост длинных ветвящихся отростков нервных стволовых клеток. Когда ученые отключили два таких гена в человеческих органоидах, клетки теряли разветвленность, а в одном случае производили меньше нейронов. Это сходится с представлениями о том, что сильнее разветвленные клетки улавливают больше сигналов из окружения, чаще делятся и дают больше нейронов — а значит, и более крупный мозг.
«Дело не обязательно в каких-то особых генах: судя по почти идентичным геномам, мы пользуемся тем же набором инструментов, что и обезьяны, просто с другими настройками», — отмечает руководитель исследования, профессор Марейке Альберт.
Ранее стало известно, что помешало мозгу обезьян развиться до уровня человеческого.