Исследователи из Общества Макса Планка показали, что нейральные стволовые клетки мозга современного человека тратят больше времени на подготовку своих хромосом к делению, чем у неандертальцев. Это приводит к меньшему количеству ошибок при распределении хромосом в дочерние клетки и может иметь последствия для развития и функционирования мозга.
Ученые исследовали значение замены шесть аминокислот в трех белках, играющих ключевую роль в распределении хромосом во время клеточного деления. Такие белки были и у неандертальцев, но их состав незначительно отличался.
Чтобы исследовать значение этих изменений для развития неокортекса, ученые исследовали влияние замены элементов в белках на мышах. У этих животных состав аминокислот в этих белках идентичен неандертальцам по этим шести позициям аминокислот, поэтому изменения сделали их моделью развивающегося современного человеческого мозга.
Мы обнаружили, что три аминокислоты современного человека в двух белках вызывают более длительную метафазу, фазу, в которой хромосомы готовятся к клеточному делению, и это приводит к меньшему ошибки, когда хромосомы распределяются между дочерними клетками нервных стволовых клеток, как у современных людей.
Фелипе Мора-Бермудес, соавтор исследования из Общества Макса Планка
Хромосомы во время клеточного деления. Слева — в присутствии белков современного человека, справа — с участием трех аминокислот неандертальца (ошибки деления указаны красной стрелочкой). Изображение: Felipe Mora-Bermúdez / MPI-CBG
Чтобы проверить, оказывает ли набор аминокислот неандертальца противоположный эффект, исследователи ввели наследственные аминокислоты в органоиды человеческого мозга — миниатюрные органоподобные структуры, выращенные из стволовых клеток человека, которые имитируют раннее развитие человеческого мозга. Исследование показало замедление метафазы.
Исследователи полагают, что этот эволюционный механизм позволяет защитить современного человека от ошибок хромосомного деления и способствует развитию когнитивных функций. Кроме того, результаты исследования показывают, что некоторые аспекты эволюции и функционирования мозга современного человека могут не зависеть от его размера, поскольку у неандертальцев и современных людей он одинаковый.
