Дві міжнародні команди дослідників опублікували результати досліджень на цю тему у журналі Cell. Вчені, зокрема, дослідили еволюцію гена NOTCH2NL, який, як виявилось, появився в наших далеких предків з роду Homo 3-4 млн років тому унаслідок випадкової мутації гена NOTCH2, який відіграє ключову роль під час розвитку нейронів. Цей ген універсальний в царстві тварин та дуже старий. Його “оновлена” версія NOTCH2NL спершу був неактивним, але в якогось з наших предків раптом почалась його експресія.
Науковці відкрили ген, завдяки якому, можливо, з'явився людський мозок.
“Ця подія мала величезний вплив на розвиток мозку в приматів, — каже проф. Френк Якобс, генетик з Амстердамського університету і співавтор однієї з публікацій. — Просто неймовірно, як звичайний щасливий випадок вплинув на формування унікальних рис нашого виду”.
Науковці віддавна пробують розгадати таємниці людського мозку. Запитання, чому він такий великий, звідки у нього розум та логічне мислення, а також що таке особистість, досі залишаються досі без відповіді.
В цьому желеподібному органі масою близько 1,3 кг відбувається невпинна електрична та хімічна активність. Його 86 млрд нейронів підтримують активність такої самої кількості нейрогліальних клітин та клітин крові, без яких їхні функції були б неможливі. Мозок безперебійно збирає сигнали і надсилає команди до всіх куточків людського тіла.
Порівняно з найближчими кузенами у світі тварин, наш мозок є просто гігантським. Шимпанзе лише трохи поступаються нам масою тіла, проте їхній мозок аж втричі менший.
Дослідження черепів предків сучасних людей, які знайшли в Африці, свідчать про те, що мозок почав рости якраз 3-4 млн років тому. В публікації у Cell вчені доводять, що цей процес запустив якраз ген NOTCH2NL.
Цей ген затримує перетворення прогеніторних клітин (спеціальних форм стовбурових клітин) в нейрони. Як наслідок, в мозку утворюється більше нейронів, ніж тоді коли NOTCH2NL не експресується або його взагалі немає на подвійній спіралі ДНК.
“З однієї стовбурової клітини мозок може здобути або дві прогеніторні клітини і, отже, два нейрони, або тільки одну клітину і один нейрон, — пояснює проф. П’єр Вандерхаген, керівник однієї з дослідницьких команд і нейробіолог з Вільного університету в Брюсселі. — NOTCH2NL делікатно підштовхує стовбурові клітини до перетворення в прогеніторні, що у підсумку продукує більше нейронів. Це один з прикладів тих процесів, які часто трапляються в еволюції, коли невелика зміна зумовлює настання великих наслідків”.
Науковці простежили процес перетворення стовбурових клітин в нейрони, керований за допомогою NOTCH2N, у так званих мозкових органоїдах — вирощених в пробірці грудках нервових клітин, які зовні схожі на мініатюрний мозок.
Ця сфера досліджень, до речі, переживає сьогодні такий розквіт, що група вчених (біологів і етиків) навіть поміркувала в Nature, чи мережа людських нейронів, вирощених в лабораторії, може переживати емоції і бути свідомою й, отже, заслуговувати на такий самий статус, що й людина.
Бажаючи довести вплив NOTCH2NL на розвиток мозку, дослідники усунули цей ген з деяких культур людських стовбурових клітин. Органоїди, що виростали з них, щоправда, швидше диференціювалися, зате повільніше росли.
Що цікаво, NOTCH2NL розміщений в тій ділянці ДНК, вади якого зумовлюють неврологічні хвороби, зокрема макроцефалію, мікроцефалію, синдром порушення активності та уваги, а також аутизм.
Отже, виглядає на те, — кажуть науковці, — що людський мозок виграв в лотерею. Геном когось з наших далеких предків ризикнув зазнати змін в дуже вразливій ділянці ДНК, яка відповідає за розвиток мозку. В майбутньому цей ризик зірвав джек-пот.
Tomasz Ulanowski
Poznaj NOTCH2NL - gen, dzięki któremu jesteś człowiekiem
Gazeta Wyborcza, 31.05.2018
Зреферував Євген Ланюк