Большие мозги — дело генов

Ученые приблизились к пониманию генетических изменений, позволивших людям и другим млекопитающим развить такие большие мозги.

В ходе эволюции разные виды млекопитающих пережили различную степень увеличения размера мозга. Важная цель нейробиологии — понять генетические изменения, лежащие в основе этих необычных адаптаций.

Процесс, в ходе которого некоторые виды развили больший мозг — называемый энцефализацией — плохо изучен учеными. Загадка усложняется тем, что эволюция большого мозга имеет очень высокую цену.

Доктор Умберто Гутьеррес из Школы наук о жизни Университета Линкольна (Великобритания) возглавил исследование, в котором изучались геномы 39 видов млекопитающих, чтобы лучше понять, как мозг становился больше и сложнее у млекопитающих.

Для этого ученые сосредоточились на размере семейств генов у этих видов. Семейства генов — это группы родственных генов, имеющих сходные характеристики, часто связанные с общими или родственными биологическими функциями. Считается, что большие изменения в размере семейств генов могут помочь объяснить, почему родственные виды эволюционировали разными путями.

Исследователи обнаружили четкую связь между увеличением размера мозга и расширением семейств генов, связанных с определенными биологическими функциями.

Доктор Гутьеррес сказал: «Мы обнаружили, что вариации размера мозга связаны с изменениями количества генов в большой доле семейств близкородственных генов. Эти семейства генов преимущественно вовлечены в клеточную коммуникацию и движение клеток, а также в иммунные функции, и они заметно экспрессируются в человеческом мозге. Наши результаты позволяют предположить, что изменения в размере семейств генов могли способствовать эволюции более крупного мозга у млекопитающих».

Виды млекопитающих в целом склонны иметь большой мозг по сравнению с размером тела, что представляет собой эволюционно затратную адаптацию, поскольку для его функционирования требуется большое количество энергии.

Доктор Гутьеррес пояснил: «Мозг — чрезвычайно дорогой орган, потребляющий большое количество энергии пропорционально своему объему, поэтому большие мозги предъявляют серьезные метаболические требования к животным. Большие мозги также требуют больших родительских вложений. Например, людям требуется много лет заботы и ухода, прежде чем их мозг полностью созреет».

Исследование доктора Гутьерреса пришло к выводу, что вариации в размере семейств генов, связанных с энцефализацией, обеспечили эволюционную поддержку для специфических физиологических требований, связанных с увеличением размера мозга у млекопитающих.