Ученые составили карту скрытых клеточных «почтовых индексов», формирующих человеческое лицо

Почему два человеческих лица не бывают совершенно одинаковыми? Исследователи из Института эволюционной биологии Макса Планка в Плёне (Германия) обнаружили ключевой элемент этой давней загадки.

Исследовательская группа Evolutionary Developmental Dynamics под руководством доктора Маркеты Каучки представила наиболее детальное на сегодняшний день описание того, как лицо формируется в эмбрионе. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Проанализировав почти 60 000 отдельных клеток мыши на разных стадиях развития и сопоставив эти данные с полногеномными исследованиями ассоциаций у человека, ученые проследили истоки человеческого лицевого разнообразия на клеточном уровне.

Роль мезенхимальных клеток в формировании лица

Результаты указывают на неожиданного архитектора — лицевую мезенхиму. Это популяция недифференцированных клеток, которая в конечном итоге формирует большую часть лицевого скелета. Еще до появления видимых структур эти клетки демонстрируют отчетливые молекулярные идентичности — так называемые «позиционные программы». Эти паттерны активности генов действуют как молекулярные почтовые индексы, отмечая, где в будущем появятся желобок под носом, ноздри или верхняя губа.

«Прежде чем лицо становится лицом, клетки уже точно знают, где они находятся», — сказала доктор Каучка.

Исследование предполагает, что именно эти позиционные программы лежат в основе того, почему мы можем унаследовать нос от одного родителя, а форму рта — от другого.

Сопоставив эти молекулярные сигнатуры с генетическими вариантами человека, связанными с формой лица, команда обнаружила, что гены, влияющие на нормальную вариацию черт лица, особенно активны именно в мезенхимальных клетках. Это открытие ставит под сомнение давнее предположение о том, что лицо в первую очередь формируется сигналами от эктодермы или развивающегося мозга.

Вместо этого складывается картина тонко настроенной клеточной географии: отдельные кластеры мезенхимальных клеток выполняют специализированные роли в построении конкретных областей лица.

Значение для эволюции и медицины

Помимо объяснения эволюции человеческого лицевого разнообразия, эта работа также дает ценную информацию о многочисленных черепно-лицевых нарушениях — врожденных состояниях, возникающих при сбое этих позиционных программ. Чтобы облегчить дальнейшие исследования, команда опубликовала онлайн-атлас, который поэтапно описывает развитие лица с детализацией до отдельных генов.

Исследование закладывает основу для более полного понимания того, как начинается формирование нашей индивидуальности — того, что мы инстинктивно ищем, глядя друг на друга.