Ген microcephalin (MCPH1), як виявилося, грав важливу роль у розростанні мозку та розвитку когнітивних здібностей у людей. Це дозволяє говорити і про генетичне підґрунтя основ людського розуму, хоча це — лише частина відповіді, що проливає світло на особливий шлях розвитку Homo.
Незважаючи на те, що людина принципово не відрізняється від інших приматів на рівні генома (відомо, що геноми шимпанзе та людини ідентичні на 99%), все ж таки наша поведінка має більш складну варіативність і гнучкість. Відмінності виявляються швидше в кількісних показниках. За обсягом мозок Homo sapiens втричі більший за мозку тих же шимпанзе; за складністю нейронної архітектури ми взагалі не маємо рівних. Що спричинило таке розростання мозку? Вчені схиляються до того, що тут причетний ген microcephalin (MCPH1), який впливає на глибинні неврологічні процеси; він експресується у період розвитку мозку плода. Певні мутації даного гена можуть спричиняти первинну мікроцефалію, тобто сильно зменшений мозок. Мікроцефалія, як правило, являється причиною розумової відсталості та різних неврологічних відхилень. Виходить, що деякі варіанти згаданого гена грають якусь критично важливу роль у нормальному функціонуванні мозку. Але на цьому сюрпризи не закінчуються.
Судячи з усього, зміни гена MCPH1 зіграли «історичну» роль не тільки у збільшенні об’єму мозку та покращенні когнітивних здібностей у представників Homo, а й у приматів загалом. Вважається, що пік поширення одного з варіантів цього гена серед давніх людей стався близько 37 000 років тому; географія його поширення співвідноситься з появою епіцентрів «виключно людської» культури. Більше того, певна частина гена microcephalin динамічно змінювалася під тиском сильного добору, що призвело до закріплення близько сорока замін амінокислот. Так чи інакше, зміни гена MCPH1 мають важливе значення у розвитку наших когнітивних здібностей. Ймовірно, завдяки активності цього гена наші давні предки сформували людську культуру, тому цей ген давно привернув увагу генетиків з різних країн. Однак саме китайські дослідники пішли на досить сміливий експеримент.
Китайський учений Бін Су (Bing Su) разом з його колегами з Куньмінського інституту зоології спробували впровадити людський варіант гена MCPH1 в ембріони макак-резусів. Можливо, в європейських лабораторіях подібний експеримент був би пов’язаний із низкою біоетичних труднощів, проте китайські дослідники не надто обтяжені подібними обмеженнями, що дозволяє їм бути трохи попереду своїх європейських колег. У науковій статті «Transgenic rhesus monkeys carrying the human MCPH1 gene copies show human-like neoteny of brain development» (Трансгенні мавпи-резуси, які являються носіями копії людського гена MCPH1, демонструють людську неотенію), що була опублікована в журналі National Science Review, вони повідомляють про те, що в результаті отриманих одинадцяти трансгенних тварин, вченим вдалося значно покращити швидкість реакції та короткочасну пам’ять у макак-резусів. Були використані трансгенні примати першого покоління та три другого. Завдяки впровадженню людського варіанту гена MCPH1 дослідникам вдалося трохи «олюднити» мозок макак-резусів. По-перше, трансгенні примати краще виконували завдання, ніж їхні побратими з контрольної групи, причому ці відмінності виявлялися як у припущенні меншої кількості помилок, так і більшої швидкості прийняття рішень; по-друге, відмінності були виявлені в тестах на короткочасну пам’ять; по-третє, були відзначені прояви сповільненого зростання та «транскрипційної неотенії» мозку, характерної для людини. Чому результати виявилися скромнішими, ніж очікувалося?
Ймовірно, еволюційні зміни гена MCPH1 є не єдиною причиною розростання мозку у давніх людей, отже активність даного гена бажано досліджувати у зв’язку з іншими генами.
Ймовірно, еволюційні зміни гена MCPH1 є не єдиною причиною розростання мозку у давніх людей, отже активність даного гена бажано досліджувати у зв’язку з іншими генами. Хоча на результат міг вплинути той факт, що при впровадженні людського варіанту гена був збережений мавпячий варіант гена, втім, рівень експресії якого був набагато нижчим у порівнянні з людським. Виходить, що в ході дослідження експресували одночасно два варіанти. Китайські вчені зауважують, що для чистоти експерименту було б непогано видалити з геномів макак-резусів мавпячий варіант MCPH1, але технічно це зробити дуже важко. Так чи інакше, експеримент китайських генетиків демонструє принципово новий підхід у дослідженні ролі генетичних змін, завдяки яким ми стали розумними. Зрозуміло, поведінку макак-резусів не вдалося змінити кардинально; мрії про те, що людський варіант гена негайно зробить мавп розумними істотами, поки що залишаються мріями. Однак такі ознаки як покращення короткочасної пам’яті, поява у розвитку кори неотенічних рис, характерних для людини, та прискорені реакції — це вже великий крок вперед.
Зрозуміло, поведінку макак-резусів не вдалося змінити кардинально; мрії про те, що людський варіант гена негайно зробить мавп розумними істотами, поки що залишаються мріями.
Ймовірно, в лінії розвитку мозку давніх Homo еволюційні зміни даного гена були дуже важливою подією, але не єдиною; отже, є й інші кандидати, які також грали в цьому свою важливу роль. Насамперед йдеться про активність гена prodynorphin (PDYN). Вчені зазначають, що деякі зміни в його регуляторній області могли відобразитися на емоційній регуляції поведінки людини. Принаймні, ми точно знаємо, що будь-які великі еволюційні зміни, які зачіпають важливі патерни поведінки, завжди починаються з малопомітних змін на генетичному рівні. Як тут не згадати знаменитий ефект метелика? (The Butterfly Effect) (властивість хаотичних систем, що передбачають незначний вплив дрібних подій, які в перспективі можуть призвести до великих, непередбачуваних наслідків).
Не слід забувати і про активність гена FOXP2, який «відповідає» за артикуляцію членороздільних звуків. Людський білок, який пов’язаний з FOXP2, відрізняється від такого самого у шимпанзе всього двома амінокислотами, проте мутації в даному гені здатні значно порушити людську мову. Виходить, що зміни лише двох амінокислот в людському варіанті гена FOXP2 дуже впливають на розвиток наших вербальних здібностей, а значить діяльність даного гена теж дуже важлива.
Судячи з усього, гени FOXP2, PDYN і MCPH1 лише деякі ключики, які наближають нас до розгадки, що пов’язана із зародженням людського розуму.
Що ж в результаті? Виявляється, що в розвитку нашого розуму є певне генетичне підгрунтя. Тепер ми знаємо це напевно. Судячи з усього, гени FOXP2, PDYN і MCPH1 лише деякі ключики, які наближають нас до розгадки, що пов’язана із зародженням людського розуму; проте не варто забувати і про вплив зовнішніх факторів, які також грають свою епізодичну, або навіть і важливу роль у розвитку наших когнітивних здібностей. Статевий добір, вплив культури, кліматичні зміни, раціон та специфічний спосіб життя також зробили свій внесок. Що з цього виявилося найбільш значущим, покажуть подальші спостереження та дослідження.
Джерело:
Shi L., Luo X., Jiang J., Su B. et al. Transgenic rhesus monkeys carrying the human MCPH1 gene copies show human-like neoteny of brain development // National Science Review. Volume 6, Issue 3, May 2019, P. 480–493. Published: 27 March 2019.
