Алгоритм предсказывает метилирование ДНК в древних образцах, давая представление об эволюции человека

Исследование, опубликованное в Nature Ecology & Evolution, представляет новый метод для определения паттернов метилирования ДНК в нескелетных тканях древних образцов, что дает новые представления об эволюции человека. Поскольку метилирование ДНК является ключевым маркером экспрессии генов, эта работа позволяет ученым исследовать изменения в активности генов в мозге и других тканях, которые обычно отсутствуют в палеонтологической летописи.

Команда под руководством аспиранта Йоава Матова и профессоров Лирана Кармеля и Эрана Мешорера с кафедры генетики Института наук о жизни и Центра наук о мозге им. Эдмонда и Лили Сафра (ELSC) применила свой метод к мозгу, что позволило глубже понять эволюционные процессы, сформировавшие человеческий мозг и нейронные функции. Эти открытия могут изменить подход к изучению эволюции сложных признаков человека.

В отличие от предыдущих исследований, фокусировавшихся на скелетной ткани — обычно единственном источнике древней ДНК человека, — этот новый подход использует паттерны метилирования ДНК в процессе развития, чтобы вывести изменения в метилировании ДНК в скелете, которые также наблюдались бы в других тканях.

Обучив алгоритм на данных о метилировании у современных видов, команда достигла точности предсказания до 92% для метилирования ДНК в различных тканях.

Затем их алгоритм был применен к древним людям, выявив более 1850 сайтов дифференциального метилирования, специфичных для нейронов префронтальной коры. Многие из этих сайтов связаны с генами, критически важными для развития мозга, включая семейство генов NBPF (neuroblastoma breakpoint family), которое давно ассоциируется с эволюцией человеческого мозга.

«Возможность анализировать паттерны метилирования древней ДНК за пределами костей дает нам окно в то, как ткани, особенно клетки мозга, эволюционировали эпигенетически с течением времени», — сказал Матов. — «Это может привести к более глубокому пониманию эволюционных сил, сформировавших человеческий мозг и другие жизненно важные органы».

Этот инновационный инструмент расширяет горизонты эволюционной биологии и антропологии, позволяя ученым исследовать тканеспецифичные эпигенетические изменения, которые не сохраняются в окаменелостях.

Исследование прокладывает путь к новым открытиям о роли эпигенетических изменений в эволюции человека и развитии сложных нейронных функций.