НОВОСТИ / РОССИЯУникальные изменения в биохимии мозга могли сыграть ключевую роль в эволюционном успехе современного человека. Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), предполагает, что всего пара мутаций в ферменте аденозинсукцинатлиазе (АДСЛ) могла значительно повлиять на развитие когнитивных способностей и поведения Homo sapiens.
Эти небольшие генетические изменения произошли после отделения нашего вида от неандертальцев и денисовцев примерно полмиллиона лет назад и, по мнению ученых, могли стать одним из факторов, обеспечивающих превосходство человека перед его древними родственниками.
Фермент АДСЛ состоит из 484 аминокислот, и у современных людей он отличается от древних вариантов всего одной аминокислотой: в позиции 429 у древних гомининов стоит аланин, а у современных — валин.
Эта одна замена оказалась достаточно значимой: эксперименты на мышах показали, что даже одно изменение может кардинально влиять на работу органов, особенно мозга. В частности, у мышей с человеческой версией фермента наблюдались улучшенные показатели в поведении и способности к конкуренции за ресурсы.
Для проверки гипотезы ученые создали лабораторных мышей с редактированными генами, которые имитировали человеческую версию АДСЛ. В ходе эксперимента мышам предлагали воду, доступ к которой можно было получить только после выполнения определенных когнитивных задач — например, реакции на визуальные или звуковые сигналы.
Самки таких мышей показывали более высокую эффективность при поиске воды по сравнению с контрольной группой. Это удостоверяет о том, что снижение активности фермента могло способствовать развитию более сложных когнитивных навыков у наших предков.
Интересно, что эта аминокислотная замена отсутствует у неандертальцев и денисовцев, но практически у всех современных людей она присутствует. Это говорит о том, что мутация возникла уже после расхождения линий с нашими древними родственниками и распространилась среди популяции после миграции из Африки.
Кроме того, было обнаружено еще одно изменение — снижение экспрессии гена АДСЛ в мозге — которое присутствует у 97% современных людей. Такое снижение активности фермента считается результатом двух отдельных этапов эволюционного отбора.
Первое изменение связано с изменением стабильности белка АДСЛ, а второе — с уменьшением его экспрессии. Эти 2 механизма позволили снизить активность фермента до уровня, при котором он мог оказывать положительное влияние на поведение без риска развития дефицита или других расстройств. По словам ученых, это удостоверяет о сложной эволюционной адаптации метаболизма человека.
Невзирая на полученные результаты, ученые подчеркивают необходимость дальнейших исследований для полного понимания роли АДСЛ в поведении человека. Например, интересно выяснить, почему именно самки мышей получили превосходство при сниженной активности фермента.
Поведение — это сложный процесс, включающий сенсорную обработку информации, обучение и социальные взаимодействия. Поэтому будущие исследования должны помочь понять механизмы влияния этих генетических изменений на мозг человека.
Это исследование открывает новейшие горизонты для изучения того, как небольшие молекулярные изменения могли привести к значительным эволюционным преимуществам.
АДСЛ — 1 из немногих ферментов, который претерпел такие изменения у предков современного человека за последние полмиллиона лет. Понимание этих процессов помогает собрать воедино картину метаболических изменений и адаптаций нашего вида.