PNAS: раскрыта специализация клеток человеческого мозга

Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре исследовали, как гены в различных типах клеток мозга человека эволюционировали по сравнению с клетками мозга шимпанзе. Оказалось, что основное различие между человеческим мозгом и мозгом других приматов заключается в более высокой продуктивности наших генов. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Уникальность человеческого мозга, его размеры, сложность и способности выделяют нас среди других приматов. Несмотря на то что люди и шимпанзе разделяют более 95% генома, эволюция человеческого мозга обусловлена не только наличием определенных генов, но и их активностью.

Генная экспрессия — это процесс, в ходе которого ген "включается" и начинает производить биологически активные молекулы, чаще всего белки. Это происходит через синтез иРНК (информационной РНК), которая переносит информацию от ДНК к клеточным структурам, где создаются белки. Уровень экспрессии определяет, насколько активно тот или иной ген участвует в функционировании клетки. Например, различия между стадиями гусеницы и бабочки у монарха вызваны не изменением генома, а изменением активности генов. Подобным образом, изменения в активности генов объясняют уникальность человеческого мозга.

Ранее ученые могли изучать только совокупные образцы тканей мозга, что не позволяло разделить клетки на типы. Однако современные технологии позволяют анализировать ядра клеток по отдельности, что дает возможность различать клеточные типы и подтипы.

Команда исследователей проанализировала экспрессию 25 тысяч генов в клетках мозга человека, шимпанзе и макак. Они обнаружили, что 10% генов демонстрируют различия в экспрессии, причем человеческие клетки чаще показывали ее более высокий уровень. Если учитывать подтипы клеток, этот показатель возрастает до 12–15%.

"Теперь мы видим, что отдельные типы клеток имеют свои собственные эволюционные пути, становясь действительно специализированными," — отметила профессор Суйджин И, руководитель исследования. — "Специализация клеток может быть ключом к разгадке тайны нашей интеллектуальной и когнитивной исключительности".