Генетики определили ключевые для развития нашего вида участки ДНК

В сравнении с ближайшими родственниками, шимпанзе и другими представителями семейства гоминид, людей выделяют особенно крупный мозг и короткий кишечник. Эти черты считаются не только крайне важными для нашего вида, но и взаимно противоположными: и мозг, и кишечник потребляют огромные количества ресурсов, и организм не может позволить себе развивать и то, и другое.

Похоже, выбор в пользу мозга был сделан вскоре после семи миллионов лет назад, после отделения линии наших прямых предков от других человекообразных обезьян, но до расхождения с линией неандертальцев. К таким выводам пришли генетики из американского Университета Дьюка, статья которых опубликована в свежем номере журнала Cell.

Как правило, поиски генетических особенностей, характерных именно для нашего вида, ориентированы на гены — участки ДНК, которые кодируют белки. Однако ДНК человека и ближайших родственников, шимпанзе, различаются слишком слабо, а в генах практически идентичны. Основная разница приходится на некодирующие участки ДНК, которые могут выполнять другие важные функции, прежде всего регуляторные, контролируя работу хроматина и самих генов.

Именно на таких участках сконцентрировались генетики из команды Крэга Лоу (Craig Lowe). Они обнаружили целый ряд фрагментов, которые быстро менялись после расхождения наших древних предков с шимпанзе около 7,4 миллиона лет назад. Ученые назвали их HAQERS (Human Ancestor Quickly Evolved Regions — «быстро развившиеся регионы предка человека») и показали, что они вовлечены в развитие организма, в первую очередь головного мозга и кишечника. Располагаясь поблизости от соответствующих генов, они регулируют их работу в нужном месте и в нужное время.

Флуоресцентные метки демонстрируют активность генов в коре развивающегося мозга мыши. Слева — с «древним» HAQER0059, справа — с современным, человеческим / © Riley Mangan, Duke University

«Мы видим, что не одна мутация дала нам большой мозг и не одна изменила кишечник: это была масса изменений, происходивших некоторое время, — объясняет профессор Лоу. — Мы видим множество регуляторных элементов, которые действуют в этих тканях, определяя, какие гены будут экспрессироваться и с какой активностью».

Роль HAQERS удалось подтвердить и в экспериментах. Для этого ученые использовали лабораторных мышей, которым еще на внутриутробной стадии развития в кору головного мозга вносили один из таких фрагментов, HAQER0059. Одна группа животных получала HAQER0059 современного человека, другая — реконструированный вариант, который присутствовал в ДНК более шести миллионов лет назад. И действительно, современный HAQER0059 резко усиливал работу генов, ответственных за развитие мощной коры.