У трансгенных обезьян с человеческим геном выявлены признаки развития человеческого мозга.

Размер мозга и когнитивные способности являются наиболее резко выраженными чертами человека, развившимися в ходе эволюции. Но, все же генетические механизмы, лежащие в основе этих специфических изменений человека, остаются неуловимыми. Интеллект человека начал развиваться миллионы лет назад, сопровождался ростом мозга и появлением новых способностей. В конце концов, люди стали прямоходящими, взяли плуг и создали цивилизацию, а наши двоюродные братья-приматы остались на деревьях.

Ученые из Китая попытались сократить эволюционный разрыв, создав несколько трансгенных макак с дополнительными копиями человеческого гена, считающегося одним из ответственных за формирование интеллекта. Результаты экспериментов, опубликованы в пекинском журнале National Science Review.

«Это первая попытка понять эволюцию человеческого сознания, используя трансгенную модель обезьяны», – говорит Бин Су (Bing Su) (кит. 中国科学院昆明动物研究所), генетик из Куньминского зоологического института (Kunming Institute of Zoology) Китайской академии наук (Chinese Academy of Sciences).

Су специализируется на поиске признаков «дарвиновского отбора», то есть генов, получивших распространение благодаря своей успешности. Его поиски простираются в таких областях как адаптация гималайских яков к высоте над уровнем моря и эволюция цвета человеческой кожи в ответ на холодные зимы.

Однако самая большая интересующая его загадка – это интеллект. Мы знаем, что размер и мощность мозга наших человеческих предков стремительно росли. Чтобы найти гены, которые вызвали эти изменения, ученые исследовали различия между людьми и шимпанзе, гены которых примерно на 98 % похожи на наши. Цель состояла в том, чтобы найти «сокровища нашего генома», то есть гены, делающие нашу ДНК уникальной, человеческой.

Например, один популярный ген, претендовавший на эту роль – FOXP2, «языковой ген», в прессе о нем много писали как о гене, связанном с человеческой речью. Британская семья, члены которой унаследовали измененную версию этого гена, не могла говорить. Ученые от Токио до Берлина вскоре изменили этот ген у мышей и слушали с помощью ультразвуковых микрофонов, изменился ли их писк.

Су заинтересовался другим геном – MCPH1, микроцефалином. Дети с нехваткой микроцефалина рождаются с крошечными головами, что связано с размером мозга. MCPH1, отвечающий за формирование крупного и сложного мозга, тоже является одним из генов, которые считаются «жемчужинами генома человека». Кроме MCPH1 и FOXP2 к «жемчужинам» относится целый набор других генов.

К 2010 году Су получил шанс провести более решительный эксперимент – добавить человеческий ген микроцефалина обезьяне. К тому времени в Китае начали объединять селекционные мощности по разведению обезьян (страна экспортирует более 30000 особей в год) с новейшими генетическими инструментами, это сделало его Меккой для иностранных ученых, которым нужны обезьяны для экспериментов.

Для создания животных Су и сотрудники Юньнаньской лаборатории биомедицинских исследований обработали эмбрионы обезьян вирусом, несущем человеческую версию микроцефалина. Были созданы 11 трансгенных макак-резусов (8 первого поколения и 3 второго поколения). Пять из них оставили в живых для продолжения серии измерений в активном головном мозге. Каждая из этих обезьян имеет от двух до девяти копий человеческого гена

Анализ томографии мозга и срезов тканей макак показал измененный паттерн дифференциации нейронов, приводящий к задержке их созревания и миелинизации нервных волокон трансгенных обезьян, сходный с известным изменением задержки развития (неотении) у людей.

Дальнейший анализ транскриптомных и тканевых срезов головного мозга на основных стадиях развития показал выраженную задержку экспрессии генов нейрон-дифференцировки и синоптической сигнализации, дав молекулярное объяснение наблюдаемой задержке развития мозга трансгенных обезьян, которое подобно задержкам развития у человека (неотении). У людей неотения проявляется в сохранении признаков недоразвития во взрослом возрасте, а одно из ключевых различий между людьми и приматами состоит в том, что человеку нужно больше времени для формирования полноценной нервной сети, отсюда долгий период детства, так называемая неотения.

Но, что более важно, трансгенные обезьяны показали лучшую кратковременную память и более короткое время. Они лучше справились с тестом памяти, включающим различение цветов и картинок, их мозг формировался дольше, как и у человеческих детей.

Представленные данные – это первая попытка экспериментально исследовать генетические основы происхождения человеческого мозга с помощью трансгенной обезьяны, и она оценивает использование нечеловеческих приматов в понимании уникальных черт человека. Как отмечает China Daily, ссылаясь на авторов, в будущем трансгенные нечеловеческие приматы могут быть использованы для получения ответов на фундаментальные вопросы, касающиеся биологических основ уникальности нашего вида, а также причин нейродегенеративных расстройств и асоциального поведения. Сейчас Су тестирует новые гены, связываемые с эволюцией мозга. Один из них — SRGAP2C, возникший около 2 миллионов лет назад, когда австралопитек уступал африканскую саванну ранним людям. Этот ген получил название «переключатель человека» и «недостающее генетическое звено» из-за того, что он предположительно сыграл роль в появлении человеческого интеллекта.

Су сообщает, что добавил обезьянам и его, но говорить о каких-то результатах пока что рано.

Однако, как отмечает MIT Technology Review, ряд ученых, включая одного из неназванных авторов исследования, относятся к подобным экспериментам критически, называя их «безответственными и остро ставящими вопрос об этике генетической модификации приматов».

Новости науки