Учёные ввели специфический человеческий ген, связанный с развитием неокортекса, эмбрионам обезьянок-игрунок, чтобы проверить, не приведёт ли это к увеличению мозга и развитию извилин. Как говорится в статье, из этических соображений мозговитым детёнышам родиться не дали, а сделали их матерям кесарево сечение на 101 дне беременности (очень этично!) и изучили получившийся результат.
Об исследовании, проведённом Институтом молекулярной клеточной биологии и генетики Общества Макса Планка в Дрездене, Германия, и Центральным институтом экспериментальных животных в Кавасаки, Япония, сообщает новая статья в Science.
Считается, что именно увеличение новой коры головного мозга в процессе эволюции сделало человека человеком. За последние три миллиона лет наш мозг вырос почти в три раза, но в результате чего? Очевидно, что причин должно быть множество, но одной из них, возможно, было возникновение специфического гена ARHGAP11B. Около 5 млн лет назад у какого-то предка человека случилась частичная дупликация (удвоение) ARHGAP11A — гена, активность которого связана с работой семейства клеточных сигнальных белков Rho ГТФ-азы (этот ген встречается у всех млекопитающих). Затем в появившейся неполной копии гена произошла точечная мутация, в результате которой, по-видимому, поменялась функция: ген уже не влиял на активность Rho ГТФ, но стал способствовать размножению клеток, вовлечённых в рост неокортекса. По крайней мере, у трансгенных эмбрионов мышей и хорьков — носителей ARHGAP11B наблюдалось увеличение размеров новой коры и образовывались извилины. А ещё известно, что этот человеческий ген уже имелся у наших ближайших родственников — неандертальца и денисовца.
С учётом всего перечисленного, исследователи и затеяли смелый эксперимент. С помощью модифицированного вируса в оплодотворённые яйцеклетки игрунок внедрили сконструированную генетическую последовательность длиной 2,7 килобаз: сначала промотор человеческого гена ARHGAP11B (стартовая площадка, с которой начинается считывание гена), затем ген флюоресцентного белка EGFP и следом сам ARHGAP11B. Флюоресцентный белок использовался в качестве светящейся метки, чтобы отследить работу человеческого гена в тканях эмбрионов. Затем ранние эмбрионы ввели семи суррогатным мамашам, беременность которых, как уже сообщалось, прервали на 101 дне (игрунки вынашивают детёнышей в течение 150 дней), и занялись изучением получившихся эмбрионов. У пяти из них работа гена ARHGAP11B была зафиксирована в коре мозга, причем с интенсивностью, сходной с человеческой. У этих эмбрионов, в сравнении с обычными, неокортекс действительно увеличился в размерах, причём на поверхности появились, как говорится в статье, «извилиноподобные структуры» — в отличие от гладкой поверхности мозга обычных обезьянок. Эти структуры возникли при утолщении новой коры в результате, как полагают исследователи, увеличения числа нейронов поверхностного слоя. Это подтвердил дополнительный анализ специальных генов-маркеров, связанных с нейронами поверхностного и глубинного слоёв неокортекса. Утолщение новой коры зафиксировано и в областях, не затронутых извилинами. А еще исследователи обнаружили существенный рост числа клеток-предшественников нейронов, содержащихся в радиальной глии. Вероятно, человеческий ген каким-то образом заставил клетки-предшественники производить больше самих себя.
Увеличение размеров мозга видно невооружённым глазом на фотографии — правда, для демонстрации авторы наверняка выбрали самый впечатляющий экземпляр.
Как заявил в пресс-релизе соавтор исследования Виланд Хаттнер, дать возможность родиться обезьянам, несущим человеческий ген, было бы безответственно и неэтично.
Да конечно! Мы-то понимаем: на самом деле исследователь опасался, что поумневшие приматы призовут всю учёную братию к ответу за годы издевательств… а продолжение истории вы знаете.
Благодарю за консультацию Константина Лескова, PhD.