Эволюционная загадка: как крошечные изменения в мозге сделали нас людьми
Человечество всегда стремилось понять, что делает нас уникальными. Почему наш вид, Homo sapiens, смог не только выжить, но и расселиться по всей планете, создавая сложные культуры и технологии, в то время как наши ближайшие родственники — неандертальцы и денисовцы — исчезли? Оказывается, ответ может скрываться в мельчайших биохимических изменениях, произошедших в человеческом мозге после того, как наши эволюционные пути разошлись.
Недавнее исследование, опубликованное в PNAS, проливает свет на эту загадку. Ученые из Окинавского института науки и технологий (OIST) и Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка обнаружили, что два незначительных изменения в ферменте аденилосукцинатлиазе (ADSL) могли сыграть ключевую роль в эволюции человеческого поведения. Этот фермент участвует в синтезе пуринов — молекул, необходимых для построения ДНК, РНК и других жизненно важных соединений.
Одна аминокислота — большие последствия
Фермент ADSL состоит из 484 аминокислот, но между современными людьми и нашими древними родственниками есть всего одно отличие: в позиции 429 аланин у неандертальцев и денисовцев заменен на валин у Homo sapiens. Казалось бы, мелочь, но лабораторные эксперименты показали, что эта замена снижает стабильность фермента. У мышей, которым внедрили человеческий вариант ADSL, в мозге и других органах повысилась концентрация веществ, которые этот фермент обычно перерабатывает.
Но самое интересное — влияние на поведение. В эксперименте мыши с «человеческой» версией ADSL (особенно самки) активнее искали воду, когда испытывали жажду, по сравнению с обычными мышами. Это наводит на мысль, что снижение активности фермента могло дать нашим предкам преимущество в конкуренции за ресурсы.
Двойной эволюционный удар
Удивительно, но это не единственное изменение в гене ADSL. Ученые обнаружили, что у современных людей есть мутации в некодирующих областях этого гена, которые еще сильнее снижают его активность. Эти мутации встречаются у 97% людей и, судя по генетическим данным, подверглись положительному отбору.
Получается, эволюция дважды «настраивала» ADSL: сначала изменила структуру фермента, сделав его менее стабильным, а затем уменьшила его выработку. Видимо, для нашего вида было важно найти оптимальный баланс: слишком низкая активность ADSL вызывает тяжелые неврологические нарушения, но умеренное снижение, возможно, улучшало когнитивные или социальные способности.
Неразгаданные тайны
Пока остается много вопросов. Почему эффект сильнее проявился у самок мышей? Как именно изменения в ADSL влияют на работу мозга? И главное — как это связано с другими генетическими отличиями Homo sapiens?
«Мы только начинаем понимать, как менялся наш метаболизм за последние 500 000 лет, — говорит профессор Сванте Паабо, один из авторов исследования. — Следующий шаг — изучить, как взаимодействуют разные эволюционные изменения, сделавшие нас теми, кто мы есть».
Это исследование — еще один кусочек пазла, помогающий понять, почему мы стали доминирующим видом на планете.