Молодые гены человека связаны с эволюцией мозга
Молодые гены, появившиеся после отделения ветви приматов от других млекопитающих, экспрессируются в уникальных структурах развивающегося человеческого мозга.
Эта корреляция указывает, что для изучения эволюции человеческого мозга следует обратить внимание на гены, эволюционно недавние по происхождению, и на ранние стадии развития мозга.
"Существует корреляция между возникновением новых генов и эволюцией мозга. Речь не об одном-двух генах, а о многих. Это процесс, который постоянно движется и меняет наш мозг", — говорит старший автор исследования Маньюань Лонг.
Ранее доминировала гипотеза, что за резкие отличия человеческого мозга ответственна дифференциальная регуляция консервативных генов, общих для разных видов, а не появление новых видоспецифичных генов, кодирующих белки. Однако в 2010 году лаборатория Лонга показала, что молодые видоспецифичные гены могут быть так же важны для развития организма, как и старые консервативные.
В новом исследовании учёные объединили базу данных о возрасте генов с транскриптомными данными человека и мыши, чтобы выяснить, где и когда экспрессируются молодые гены, специфичные для каждого вида.
Ключевые результаты
- Приматоспецифичные молодые гены чаще экспрессируются в мозге по сравнению с мышеспецифичными молодыми генами.
- Человеко-специфичные молодые гены с большей вероятностью экспрессируются в недавно расширившихся структурах человеческого мозга, таких как неокортекс и префронтальная кора.
- Время экспрессии этих генов приходится в основном на фетальное развитие или младенчество, что указывает на их раннюю роль в формировании сложности мозга.
- Из примерно 1300 новых генов только 13% были вовлечены в новую регуляцию. Остальные ~1100 генов — это новые гены, приносящие совершенно новые функции.
"Новые гены находятся в новых частях человеческого мозга. Они — кандидаты для будущих исследований, так как с большей вероятностью лежат в основе этого различия", — говорит первый автор исследования Юн Чжан.
Значение и перспективы
Исследование предполагает, что новые гены с новыми функциями могли сыграть важную, ранее недооценённую роль в эволюции человеческого мозга, наряду с регуляторными изменениями.
Авторы подчёркивают, что пока установлена только корреляция. Для определения точной роли этих генов необходимы дальнейшие исследования их функций и сбор данных об экспрессии генов у нечеловекообразных приматов.