Неандертальцы, денисовцы и другие древние люди отличались от нас примерно 100 измененными аминокислотами. Но до сих пор практически неизвестно, какие функции выполняют их белки и какие биологические преимущества это принесло Homo sapiens.
Команда Фелипе Мора-Бермудеса изучила шесть из этих измененных аминокислот Homo sapiens, находящихся в трех белках, которые в растущем эмбрионе особенно активны в неокортексе, эволюционно самой молодой части коры головного мозга. Этих трех белков, которые присутствуют у всех современных людей, нет у обезьян, неандертальцев или денисовцев, поэтому любые функциональные последствия этого изменения аминокислот были бы лишь у современных людей.
Известно, что все три белка важны при делении клеток. Но влияют ли типичные для человека изменения в этих белках на их функции, и какие последствия это имело для развития мозга Homo sapiens? Мора-Бермудес и его коллеги изменили с помощью генных ножниц Crispr/Cas9 положение этих трех белков в мышиных эмбрионах на человеческий вариант.
Затем исследователи наблюдали за делением клеток в неокортексе животных. Они обнаружили, что мышиные клетки с человеческим вариантом белков дольше находились в метафазе клеточного деления, в которой хромосомы с помощью веретена выстраиваются в центре клетки в линию. В среднем метафаза длилась 4,6 минуты у нормальных мышей и 5,8 минуты у "гуманизированных".
Поскольку у мышей, неандертальцев и других гоминидов есть эти три белка, наличие в них изменений стало свидетельством отличия наших предков от их предшественников и родственников, что подтвердил и другой эксперимент. В нем ученые исследовали органоиды мозга, выращенные из человеческих нейтральных стволовых клеток.
Эти результаты позволяют предположить, что изученные изменения аминокислот дали нашим предкам важное преимущество: они могли обеспечить меньшее количество ошибок при делении клеток, что особенно актуально в период развития человеческого мозга. У Homo sapiens такая оптимизация могла в целом улучшить работу мозга.
Дальнейшие исследования должны показать, какие функции задействованы в этом и насколько сильно на них влияет оптимизация, доставшаяся нам от предков.
