Ученые выяснили, почему лицо человека не похоже на морду шимпанзе

Лица людей и морды шимпанзе столь сильно различаются, несмотря на 98% совпадение в структуре генов, по той причине, что работой этих генов организм человека и обезьяны управляет совершенно по-разному, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell.

"Мы пытались понять, как небольшие изменения в управлении работой нашей ДНК, произошедшие на последних этапах эволюции человека, сделали нас совершенно непохожими на высших приматов. В особенности нас интересовало то, как возникла современная анатомия лица и черепа, позволившая нам обзавестись большим мозгом и обрести дар речи", — заявила Джоанна Высоцка (Joanna Wysocka) из Стэнфордского университета (США).

Ответ на этот вопрос Высоцка и ее научный коллектив нашли, изучая структуру особой части ДНК, которую молекулярные биологи называют "энхансерными областями". Они представляют собой короткие участки генетического кода, которые не несут в себе никаких "инструкций" по сбору белковых молекул, а играют роль дирижеров активности других генов, действуя на белки, участвующие в процессе "чтения" ДНК.

Работу этих "генетических дирижеров" можно оценить только тогда, когда активны сами гены, из-за чего авторам статьи пришлось вырастить несколько популяций особых стволовых клеток, напоминающих по своим свойствам и поведению те ткани эмбриона, из которых формируется череп, мозг и лицо. Сделать это было достаточно сложно, так как "перепрограммированные" стволовые клетки шимпанзе были получены только недавно, в 2013 году.

Выращивая эти клетки в пробирке и наблюдая за их жизнью и превращением в ткани лица и черепа, Высоцка и ее коллеги обнаружили, что общий "рисунок" активности энхансеров заметно отличался у клеток человека и обезьян, несмотря на почти полное совпадение в структуре самих генов.

В общей сложности, около тысячи энхансерных областей вели себя совершенно по-разному в ДНК людей и шимпанзе, и почти все они управляли работой тех генов, которые биологи ассоциируют с развитием различных черт лица у человека.

К примеру, гены из семейства PAX, отвечающие за длину морды у животных, были гораздо более активны у шимпанзе благодаря работе энхансерных областей, чем у человека. С другой стороны, ген BMP4, дирижирующий ростом носа и управляющей "округлостью" черепа, был заметно активнее в людских стволовых клетках, чем в заготовках лиц шимпанзе.

Дальнейшее изучение этих генов, как надеется Высоцка, поможет ученым не только раскрыть перипетии эволюции человека и наших ближайших родичей, но и понять, как дефекты в работе энхансеров могут вызывать различные уродства и деформации черепа и лица.