Мы, современные люди, эволюционно разошлись с неандертальцами не так давно по геологическим меркам. Всего полмиллиона лет назад. Примерно. Тем не менее, в наших организмах накопилось немало отличий за прошедшее время. Поэтому, собственно, мы отличаемся от наших родственников 100 аминокислотными остатками в разных белках.
Биологическое значение этих изменений пока плохо понятно, однако с частью из них разобрались немецкие исследователи, авторы статьи от ноября прошедшего года, опубликованной в журнале Science Advances. Они обратили внимание на шесть мутаций — те, что затрагивают три белка, управляющих работой кинетохор (части хромосом, которая крепится к веретену деления) и расхождением хромосом при митозе. Это белки KIF18a, KNL1 и SPAG5, активно синтезирующиеся в стволовых клетках при образовании коры больших полушарий, а точнее — неокортекса. Именно эта часть мозга отвечает за такие сложные функции, как восприятие сенсорных сигналов, мышление, речь и прочее.
Антропологи связывают возникновение человека именно с резким усложнением головного мозга, а также прямохождением и особенностями руки — это так называемая хоминидная триада.
Судя по изученным черепам, неандерталец имел мозг, сравнимый по размерам с мозгом человека, единственного живого вида людей.
Однако важные отличия все же были — чтобы это выяснить, исследователям пришлось «воскресить» некоторые неандертальские белки.
В первом эксперименте мышиные белки были секвенированы так, чтобы точно соответствовать белкам Homo sapiens. В целом, изначально у мышей они идентичны тем, что были у неандертальцев и существуют до сих пор у человекообразных обезьян.
Для получения трансгенных грызунов использовалась технология редактирования генов CRISPR/Cas9: она позволила получить так называемых гуманизированных мышей, то есть с человеческими белками.
«Мы обнаружили, что у современного человека все три аминокислотных остатка в двух из этих белков связаны с более длительной метафазой — фазой, когда хромосомы готовятся к клеточному делению, что приводит к меньшему количеству ошибок в их распределении по дочерним клеткам, нервным стволовым клеткам — точно так же, как у современных людей», — объяснил Фелипе Мора-Бермудес, глава исследовательской группы.
Далее ученые выяснили, оказывает ли введение неандертальских белков в клетки современного человека обратный эффект.
Конечно, они не вырастили ребенка-мутанта — вместо этого использовались органеллы мозга, так называемые "мини-мозги" в пробирке. Это небольшое подобие настоящего органа, которое выращивают в биореакторе на основе стволовых клеток, способное воспроизводить тканевую организацию мозга, в том числе и кору больших полушарий.
На этот раз метафаза была короче, и ученые заметили больше ошибок в расхождении хромосом. Авторы предполагают, что три изменения последовательностей белков KIF18a и KNL1 у современного человека уменьшили количество нарушений в этом процессе, имеющем решающее значение для деления клеток и развития мозга.
Напомним, что нарушения расхождения хромосом не сулят ничего хорошего — они могут закончиться синдромом Дауна или развитием рака.
Вот такой вот важный фактор, который помог Homo sapiens одержать победу над конкурентами, создать цивилизацию и изменить облик всей планеты.
