Всего одна мутация помогла неандертальцам увеличить количество нейронов коры полушарий

Мутация, которая отличает белок TKTL1 у человека и неандертальца, действительно увеличивает количество клеток-предшественниц нейронов и стимулирует их развитие в нервные клетки. Такой эффект мутации удалось показать на мозге эмю мышей, а также на искусственно выращенных мини-мозгах человека. Исследователи предполагают, что он связан со стимуляцией синтеза жирных кислот, которые клетки-предшественницы используют для образования отростков.

© Pinson et. al. / Science, 2022

Считается, что появление разума и улучшение когнитивных способностей в процессе эволюции основано на развитии неокортекса — основной части коры полушарий человека. У зародышей эта ткань развивается из клеток-нейропредшественников. Среди них есть те, что производят транскетолазоподобный белок 1 — или TKTL1. К таким, например, относятся клетки базальной радиальной глии — из-за эффективности деления их считают главным источником нейронов неокортекса.

Сам по себе белок TKTL1 довольно зауряден — это один из многих ферментов, участвующих в метаболизме глюкозы в клетках. Интереснее всего то, что последовательности этого белка у современного человека и неандертальца практически идентичны, их отличает лишь одна аминокислотная замена — лизина на аргинин. Вкупе с тем, что белок работает в клетках-предшественниках неокортекса, этот факт позволяет предположить ключевую роль белка в эволюции современного человека.

Немецкие исследователи из Института Макса Планка под руководством Аннелин Пинсон проверили эту гипотезу при помощи экспериментов. Прежде всего, аминокислотную замену было решено исследовать на мышах. У этих животных в клетках неокортекса в норме не работает ген TKTL1, поэтому ученые добавили каждый из его исследуемых вариантов — неандертальский и человеческий — в эмбрионы разных мышей искусственно. Через пару дней биологи посчитали количество нейропредшественников в неокортексе эмбрионов.

Читайте также:  Загадочное ископаемое животное предложили считать моллюском

Оказалось, ген повлиял только на один тип клеток — базальную радиальную глию, которую считают главной предшественницей клеток коры полушарий. Количество этих клеток после введения человеческого варианта оказалось гораздо выше, чем после введения варианта неандертальцев (p < 0,001). Кроме того, мутация повысила эффективность развития риадиальной глии в нейроны.

К сожалению, этичного способа провести аналогичные эксперименты с человеком не существует, но биологи нашли другой путь — они проверили свою гипотезу на мини-мозгах. Чтобы получить эти органоиды, исследователи использовали эмбриональные стволовые клетки человека. В них они отредактировали человеческий TKTL1 в неандертальский — обратно заменили аргинин на лизин. После культивации стволовые клетки развивались в церебральные органоиды — структуры, напоминающие мозг в миниатюре. В «неандертальских» органоидах действительно наблюдалось снижение количества как клеток радиальной глии в субвентрикулярной зоне, так и самих нейронов (p < 0,0001).

Кроме того, биологи попытались разобраться в метаболическом механизме, по которому новый вариант белка влияет на количество нейропредшественников. Для этого они проверили, как подавление пентозофосфатного пути (цикла окисления глюкозы) и пути синтеза жирных кислот влияет на эффект мутации. Оказалось, оба пути необходимы, чтобы мутация увеличивала количество клеток радиальной глии. Авторы предполагают, что мутация провоцирует синтез мембранных липидов с одним из типов жирных кислот, что помогает образованию отростков у этих клеток, и, следовательно, увеличивает их количество.

Читайте также:  Ученые МФТИ определили ключевые гены-драйверы онкологии

Статья опубликована в журнале Science
Источник: Анна Муравьева nplus1.ru

Похожие статьи:

  1. Люди зажгли первые костры 350 тысяч лет назад
  2. Что творилось в Южной Африке два миллиона лет назад? Новые находки в Стеркфонтейне
  3. Индонезийские «хоббиты» вымерли заметно раньше, чем принято считать
  4. Предки людей поедали парантропов Бойса и подхватили герпес
  5. Неандертальцы вернули людям утраченный ранее геном
  6. Неандертальцы были способны воспринимать и воспроизводить человеческую речь

Метки Антропология, Эволюция. Закладка постоянная ссылка. « Свет ускоряет электропроводность в природной «электрической сети» бактерий Ученые МГУ научились контролировать активность генов с помощью вирусного фермента »

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован.

Комментарий

Имя

Сайт

Δ

Источник материала: sci-dig.ru

Поделиться новостью: