Цікавості

Близько 4 мільйонів років тому давній ретровірус, що вразив предків шимпанзе, але оминув людей, залишив у їхньому геномі слід, який досі впливає на розвиток мозку. Нове дослідження, описане на SсіеnсеАlеrt, показує, що ця вірусна вставка вимикає важливий ген і може бути однією з причин відмінностей між мозком людини та шимпанзе.Люди й шимпанзе еволюціонують від спільного предка вже 5–6 мільйонів років, і при цьому відрізняються лише приблизно на 1,2 відсотка ДНК. Попри таку близьку спорідненість, наш мозок приблизно утричі більший, а розвиток нервової системи йде іншим шляхом.

Як давній вірус залишив слід у ДНК шимпанзе

Команда під керівництвом молекулярної нейрогенетикині Патрісії Гердес (Раtrісіа Gеrdеs) з Лундського університету вивчала, чому мозок людини й шимпанзе розвивається по-різному, хоча більшість генів, що кодують білки, у нас спільні.Дослідники зосередилися на давніх ретровірусах – вірусах, які можуть вбудовувати свій генетичний матеріал у геном господаря. Такі «вірусні залишки» іноді впливають на роботу сусідніх генів. Особливу увагу привернув ретровірус РТЕRV1 (Раn trоglоdytеs еndоgеnоus rеtrоvіrus-1), який виявляють у шимпанзе та інших африканських мавп, але не в людей.Чому саме наші предки не підхопили РТЕRV1, поки що невідомо. Серед можливих пояснень — захист завдяки особливому противірусному білку ТRІМ5α або те, що популяції предків людей і шимпанзе жили в різних регіонах, коли стався спалах цього вірусу. Нинішнє дослідження не розв’язує це питання, але показує конкретний наслідок давньої інфекції для мозку шимпанзе.

Ген LІNС00662 і розвиток мозку

І в людей, і в шимпанзе є молекула, закодована в ДНК, під назвою LІNС00662. Вона містить інструкції для синтезу певного білка й активна під час раннього розвитку мозку людини. За словами Гердес, експерименти свідчать, що LІNС00662 допомагає нервовим клітинам дозрівати та нарощувати відростки.У шимпанзе цей ген також присутній, але саме тут і втрутився давній вірус. Вставка ДНК РТЕRV1 у геном шимпанзе фактично вимикає LІNС00662. Щоб з’ясувати наслідки такого «вимкнення», команда використала людські мозкові органоїди — мініатюрні скупчення клітин мозку, вирощені в лабораторії як модель.Коли в цих органоїдах штучно пригнічували активність LІNС00662, нейрони та їхні відростки — дендрити й аксони, що передають сигнали в мозку, — дозрівали й розросталися значно гірше, ніж за нормальної роботи гена.Водночас дослідники визнають, що поки не знають усіх функцій LІNС00662 в організмі людини і повністю не розуміють, що втрата його активності означає для шимпанзе загалом.

Що було б, якби вірус уразив людей — або зник у шимпанзе

Експерименти з органоїдами дають лише попереднє уявлення про те, що могло б статися, якби РТЕRV1 колись вбудувався й у людський геном. За оцінкою Гердес, у такому разі він, ймовірно, теж вимкнув би LІNС00662 і змінив би розвиток нервових клітин.Однак дослідники наголошують: з цього не можна напряму вивести, якою стала б форма мозку, його можливості чи поведінка. Наслідки залежать не лише від одного гена, а й від оточуючої ДНК та взаємодії з іншими генами.Команда також перевірила зворотний сценарій: що буде, якщо позбутися вірусної вставки в клітинах шимпанзе. Коли з їхніх стовбурових клітин видалили послідовність РТЕRV1, активність LІNС00662 відновилася. Це показує, що саме вірусна вставка сприяє вимиканню гена.Проте це ще не означає, що усунення РТЕRV1 радикально змінило б розвиток мозку шимпанзе. Вчені підкреслюють, що відмінності між мозком людини й інших приматів виникають через поєднання багатьох генетичних і розвиткових чинників. До того ж видалення вставки в дорослому мозку не здатне «переписати» вже пройдений шлях розвитку.

Віруси як двигун еволюційних відмінностей

Результати роботи додають доказів того, що давні ретровіруси відіграли помітну роль в еволюції приматів. У випадку з РТЕRV1 одна невелика зміна в ДНК, спричинена інфекцією мільйони років тому, могла вплинути на те, як формуються нервові клітини мозку шимпанзе — і, опосередковано, на розбіжності між нашими видами.Дослідження опубліковане в журналі Sсіеnсе Аdvаnсеs і ще раз нагадує: еволюція — це не лише поступові мутації, а й несподівані «подарунки» від вірусів, які назавжди вбудовуються в наш геном.Стаття Давній вірус змінив ген шимпанзе і вплинув на розвиток їхнього мозку з'явилася спочатку на Цікавості.