Самоодомашнивание людей объяснили изменением работы одного гена

Ученые вычислили ген, который сыграл важную роль в процессе самоодомашнивания человека — приобретения просоциального поведения и смягченных черт лица. Это ген BAZ1B: он регулирует упаковку ДНК и работу других генов, в том числе тех, которые у современных людей подверглись действию положительного отбора по сравнению с неандертальцами. Работа опубликована в журнале Science Advances.

Одомашнивание привело к формированию похожего комплекса признаков у разных видов млекопитающих: смягченных черт лица, пониженной агрессивности и повышенной дружелюбности. Причем у некоторых видов это произошло без активного участия человека, то есть в процесса самоодомашнивания (self-domestication). Например, у кошек или собак оно шло независимо от селекции — люди не всегда выбирали, какие из животных будут скрещиваться друг с другом, и иногда более плодовитыми оказывались те, кто лучше уживался с человеком.

Действие этого механизма можно распространить и на самого человека. Так, гипотеза самоодомашнивания предполагает, что многие черты современных людей возникли вследствие отбора на те же признаки, что и у домашних животных. Некоторые исследователи связывают эти изменения с работой нервного гребня — это зародышевая ткань, которая образуется рядом с нервной трубкой, а затем ее клетки расползаются по всему телу и входят в состав периферической нервной системы, кожи и лицевого скелета. Нарушение активности этих клеток могло бы объяснить весь комплекс признаков — от неагрессивного поведения до измененных черт лица.

Гены, которые определяют эти признаки у людей, пока неизвестны, но в качестве модели обычно рассматривают пациентов с синдромом Вильямса —наследственным заболеванием, которое вызвано отсутствием одного из участков седьмой хромосомы. Люди с синдромом Вильямса тоже крайне дружелюбны и не агрессивны, но страдают задержкой умственного развития. Многие ученые поэтому полагают, что генетический двигатель самоодомашнивания может располагаться где-то в отсутствующих у этих пациентов генах.

Маттео Занелла (Matteo Zanella) из Миланского университета и его коллеги обратили внимание на ген BAZ1B — он располагается на том же участке седьмой хромосомы, который у людей с синдромом Вильямса отсутствует. Этот ген отвечает за упаковку ДНК в ядре и участвует в миграции клеток нервного гребня у лягушек. Мутации в этом гене вызывают деформации морды у мышей, а у современных людей он несет следы отбора по сравнению с предковыми вариантами, которые можно найти у неандертальцев и денисовцев.

Чтобы проверить, к чему приведет нарушение работы этого гена у людей, ученые решили выключить его в культуре стволовых клеток нервного гребня. В качестве доноров клеток исследователи взяли четверых здоровых людей, четверых пациентов с синдромом Вильямса и четвертых пациентов с расстройством аутистического спектра, вызванным удвоением рассмотренного участка седьмой хромосомы. Затем донорские клетки репрограммировали в плюрипотеные и вырастили из них клетки нервного гребня.

В этих клетках ученые заблокировали работу BAZ1B с помощью РНК-интерференции и оценили скорость, с которой клетки затягивали дыру в культуре, — это показатель говорит о способности клеток к миграции в принципе. Исследователи заметили, что клетки с удвоенным геном BAZ1B ползали хуже, чем в контрольном условии, когда этот ген заблокировали, а клетки с недостающим BAZ1B — наоборот, лучше. Тот факт, что два противоположных состояния гена (нехватка и избыток) вызывают противоположные изменения при блокировке этого гена, позволил ученым заключить, что BAZ1B действительно влияет на подвижность клеток нервного гребня.

Затем исследователи сравнили экспрессию генов в клетках с разной активностью BAZ1B (нормальная работа гена, нехватка и избыток), а также состояние хроматина (расположение эпигенетических меток), чтобы определить гены-мишени, за упаковку которых он отвечает, и которые сильнее всего будут реагировать на изменение его количества в клетке. Затем набор этих генов-мишеней они сопоставили с палеогенетическими данными, чтобы проверить, есть ли отличия в их последовательности у современных людей, неандертальцев и денисовцев.

Оказалось, что среди 10 процентов генов, которые несут на себе наиболее сильный отпечаток положительного отбора у современных людей — то есть минимальное разнообразие и устоявшийся набор мутаций по сравнению с древними людьми — 82 гена перекрываются с набором генов-мишеней BAZ1B. Среди них много тех, кто отвечает за морфогенез головы у человека и работу клеток нервного гребня. Наконец, в их числе есть три гена, которые связаны с формой нижней части лица у человека — а именно она сильнее выступает у неандертальцев и сглажена у больных с синдромом Вильямса.

Судя по всему, ген BAZ1B оказался связующим звеном между чертами лица человека и его самоодомашниванием: он управляет работой клеток нервного гребня и в то же время регулирует активность генов, от которых зависит выраженность черт лица. Кроме того, именно эти гены-мишени подвергались особенно жесткому отбору в течение эволюции человека. Судя по всему, изменения в работе BAZ1B и могли привести к смягчению черт лица у людей и, вероятно, к повышению дружелюбия.

Неандертальцев подозревают в том, что современные люди унаследовали от них склонность к шизофрении и нарколепсии. Кроме того, у них обнаружили признаки заботы об инвалидах. А недавно ученые выяснили, что неандертальцы использовали птичьи когти — по всей видимости, как украшения или для маркировки социального статуса.

Полина Лосева

https://nplus1.ru/