Вторник, 27 февраля, 2024
ДомойБиологияЭволюция мозга открыта: более 100 генов, которые делают нас уникальными людьми

Эволюция мозга открыта: более 100 генов, которые делают нас уникальными людьми

- Advertisement -

Исследователи из Университета Торонто обнаружили более 100 генов, которые уникальным образом развились в человеческом мозге, что дает представление о наших когнитивных способностях. Это исследование с использованием анализа отдельных клеток вносит вклад в Атлас клеток человека и предлагает новые взгляды на эволюцию мозга и связанные с ней расстройства.

Исследователи обнаружили 139 генов, которые являются общими для всех групп приматов, но сильно различаются по своей экспрессии в человеческом мозге.

Международная группа под руководством исследователей из Университета Торонто обнаружила более 100 генов, которые являются общими для мозга приматов, но претерпели эволюционное расхождение только у людей и которые могут быть источником наших уникальных когнитивных способностей.

Исследователи под руководством доцента Джесси Гиллиса из Центра клеточных и биомолекулярных исследований Доннелли и кафедры физиологии медицинского факультета Темерти Университета штата Техас обнаружили, что гены экспрессируются в мозгу людей по-другому по сравнению с мозгом четырех наших родственников. шимпанзе, гориллы, макаки и игрунки.

Результаты, опубликованные в Экология природы и эволюция, предполагают, что снижение селективного давления или толерантности к мутациям, приводящим к потере функции, возможно, позволило генам приобрести когнитивные способности более высокого уровня. Исследование является частью Атласа клеток человека — глобальной инициативы по картированию всех клеток человека для лучшего понимания здоровья и болезней.

Сравнительное исследование мозга приматов

«Это исследование способствует нашему пониманию различий в мозге между людьми и другими приматами на клеточном уровне, но оно также привело к созданию базы данных, которую можно использовать для дальнейшей характеристики генетических сходств и различий между приматами», — сказал Гиллис.

Команда, в которую входят исследователи из лаборатории Колд-Спринг-Харбор и Института исследований мозга Аллена в США, создала карту мозга каждого примата. разновидность основанный на анализе отдельных клеток, относительно новом методе, который позволяет проводить более специфическое генетическое секвенирование, чем стандартные методы. Они использовали набор данных сети переписи клеток BRAIN Initiative (BICCN), созданный на основе образцов, взятых из средней височной извилины головного мозга.

Взгляд на когнитивную эволюцию

В целом команда обнаружила 139 генов, которые являются общими для всех групп приматов, но сильно различаются по своей экспрессии в человеческом мозге. Эти гены продемонстрировали более сильную способность противостоять мутациям, не влияя на их функцию, что позволяет предположить, что они, возможно, развивались под более мягким давлением отбора.

«Гены, которые разошлись у людей, должны быть терпимы к изменениям», — сказал Хамсини Суреш, первый автор исследования и научный сотрудник Центра Доннелли. «Это проявляется в толерантности к мутациям, приводящим к потере функции, и, по-видимому, способствует быстрым эволюционным изменениям в человеческом мозге».

Наша более высокая когнитивная функция, возможно, возникла в результате адаптивной эволюции клеток человеческого мозга к множеству менее опасных мутаций с течением времени. Стоит также отметить, что около четверти человеческих генов, выявленных в ходе исследования, связаны с различными заболеваниями головного мозга.

Типы клеток мозга и экспрессия генов

Дивергентные гены, выявленные исследователями, обнаружены в 57 типах клеток головного мозга, сгруппированных по тормозным нейронам, возбуждающим нейронам и ненейронам. Четверть генов по-разному экспрессировались только в нейрональных клетках, также известных как серое вещество, а половина — только в глиальных клетках, то есть белом веществе.

Серое вещество головного мозга состоит из нейронов, тогда как белое вещество состоит из других типов клеток, в том числе тех, которые отвечают за сосудистую сеть и иммунную функцию.

Расширение атласа клеток человека

Это исследование является частью инициативы BICCN по выявлению и каталогизации различных типов клеток в мозге человека и других видов. В 2021 году консорциум опубликовал в журнале Nature комплексную перепись типов клеток в первичной моторной коре мыши, обезьяны и человека. Инициатива проливает свет на эволюцию мозга путем изучения нейротрансмиссии и коммуникации с высочайшим разрешением.

Эволюционные исследования и исследования болезней

«В атласе одноклеточных клеток средней височной извилины у приматов около 570 000 клеток», — сказал Суреш. «Определение каталога общих типов клеток в этой области мозга обеспечивает основу для изучения сохранения и расхождения клеточной архитектуры в ходе эволюции приматов. Мы можем использовать полученную информацию для более целенаправленного изучения эволюции и болезней».

Ссылка: «Сравнительный одноклеточный транскриптомный анализ мозга приматов подчеркивает специфическую для человека регуляторную эволюцию» Хамсини Суреш, Меган Кроу, Николаса Джорстада, Ребекки Ходж, Эда Лейна, Александра Добина, Трюгве Баккена и Джесси Гиллиса, 4 сентября 2023 г., Экология природы и эволюция.
DOI: 10.1038/s41559-023-02186-7

Это исследование было поддержано США. Национальные институты здоровья и Национальный альянс США по исследованию шизофрении и депрессии.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме