Умнее шимпанзе: помог ли нам обойти ретровирус?

Сегодня мы, Homo sapiens sapiens, уверенно лидируем в эволюционной гонке, а наши конкуренты давно канули в историю. Ближайшие генетические «братья» человека — шимпанзе и бонобо. Но если они приходятся нам столь близкой роднёй, почему их интеллект так заметно уступает нашему? И какую роль в этом сыграла ретровирусная инфекция?

Меня зовут Филипп, я психолог, и главный предмет моего интереса — устойчивое расширение личных возможностей человека. В свободное от работы время я подбираю любопытные научные исследования и публикую их разбор здесь. Ссылки на изучаемую работу приведены по тексту.

Чем мозг человека отличается от мозга шимпанзе?

Согласно классической теории эволюции, у человека и обезьян был общий предок. Сегодня наши ближайшие родственники — шимпанзе и карликовые шимпанзе (бонобо). Наши эволюционные линии разошлись около 6 млн лет назад. Однако люди совершили колоссальный интеллектуальный скачок, а обезьяны — нет. Не кроется ли причина в вирусе?

Источник: Retroviral insertions contributed to the divergence of human and chimpanzee brains

Кратко о сути исследования

Работа описывает конкретный молекулярный механизм: каким образом встраивание ретровируса могло повлиять на развитие мозга шимпанзе. Она не доказывает, что мозг шимпанзе меньше человеческого именно из-за ретровирусов, но выявляет весьма любопытный сдерживающий фактор.

• В геноме шимпанзе одна из вставок ретровируса PTERV1 расположена в области гена LINC00662.

• Вирусная вставка покрыта метильными метками ДНК, из-за чего активность этого «вирусного» фрагмента подавляется.

• Однако метилирование распространяется за границы самой вставки и приглушает работу гена LINC00662.

У человека такой вставки нет, и ген LINC00662 активно работает на ранних стадиях формирования мозга. В нашем мозге он производит длинную некодирующую РНК, которая регулирует созревание нейронов и их способность наращивать дендриты, а это один из ключевых факторов нейрогенеза.

Немного о дендритах, нейронах и нейрогенезе

Школьные учебники биологии сообщают простую истину: размер мозга — не главное. Например, у неандертальцев мозг был крупнее нашего. Да и в истории эволюции случались внезапные скачки роста мозга.

Наиболее вероятное объяснение лежит в связях: в том, как нейроны объединены в единое целое, как они соединяются, пересекаются и сплетаются в готовые функциональные сети. Более того, в паттернах активности нейронов, по всей видимости, коренится сама природа сознания — этому посвящены наглядные и проверяемые исследования.

Рост нейронов и развитие дендритов лучше всего протекают в спокойной, благоприятной среде. Показательный пример — разница в подходах к воспитанию детей. Позвольте ребёнку без помех заниматься любимыми делами, играть со сверстниками, нормально питаться и высыпаться — и вы вырастите здорового человека. Если же подвергать его постоянному стрессу, когнитивное развитие замедлится.

Всё дело в том, что когнитивный потенциал определяется не только числом нейронов, но и качеством связей между ними.

Эволюция мозга человека и обезьяны. CRISPR

Вернёмся к шимпанзе и влиянию ретровирусов на развитие мозга. Авторы проверили два важных звена этой цепочки:

• Когда вставку ретровируса PTERV1 удалили с помощью CRISPR в индуцированных плюрипотентных стволовых клетках шимпанзе, экспрессия LINC00662 резко возросла.

• Это доказывает, что именно данная вставка подавляет ген — по крайней мере, на исследованной клеточной модели.

• Затем учёные подавили LINC00662 в нейральных органоидах человеческого мозга — лабораторных трёхмерных моделях, позволяющих отслеживать отдельные процессы его развития.

В итоге при подавлении LINC00662 менялись показатели созревания нейронов и формирования их отростков, что подтвердило функциональную значимость этой РНК.

Обезьяны уступают людям в интеллекте из-за того, что подхватили вирус?

Нет. Между вирусной вставкой, отключающей регуляторную РНК, и замедлением развития целого вида лежит обширное поле взаимовлияющих факторов. Кроме того, исследование не показывает, что удаление вставки у шимпанзе привело бы к формированию мозга, равного человеческому.

Также учёные не определили, какую долю межвидовых различий объясняет этот механизм.

Поэтому вывод прост:

Древняя ретровирусная инфекция оставила в геноме предков шимпанзе вставку, подавляющую регуляторную РНК, которая участвует в развитии нейронов. Это могло стать одним из механизмов расхождения человеческого мозга и мозга шимпанзе, но не доказывает, что именно вирус сделал мозг шимпанзе меньше.

Послесловие

Эту статью я написал в свободное от работы время. Понимание того, как развивался мозг и что влияет на его качества, во многом объясняет особенности нашей психики.

Смело задавайте свои вопросы в комментариях.

Источник