Человеческий ген - обезьянам

Учёные ввели специфический человеческий ген, связанный с развитием неокортекса, эмбрионам обезьянок-игрунок, чтобы проверить, не приведёт ли это к увеличению мозга и развитию извилин. Из этических соображений мозговитым детёнышам родиться не дали, а сделали их матерям кесарево сечение и изучили получившийся результат.



Исследование провели Институт молекулярной клеточной биологии и генетики Общества Макса Планка в Дрездене (Германия) и Центральный институт экспериментальных животных в Кавасаки (Япония).

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, причин должно быть множество, одна из них - 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 прервали примерно 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 «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.

Литература
https://science.sciencemag.org/content/369/6503/546
https://www.popularmechanics.com/scienc ... ey-brains/
https://22century.ru/biology-and-biotechnology/93521