Древний ген неандертальцев ожил: как мутация древних гоминидов меняет скелет современных животных
Учёные из Киото провели уникальный эксперимент, внедрив в ДНК мышей древний вариант гена GLI3, который был у неандертальцев и денисовцев — древних родственников человека. Этот ген отвечает за развитие костей и органов у эмбрионов через сигнальный путь Hedgehog.
От генома мыши к древним тайнам человеческой эволюции
Мутация R1537C, характерная для этих вымерших гоминидов, вызвала у мышей анатомические изменения, напоминающие их скелет — более широкий череп, аномалии грудной клетки и искривление позвоночника.
Исследование, опубликованное в BioRxiv, показывает, что архаичный вариант гена не мешает основной функции белка, а лишь слегка меняет регуляцию генов, влияющих на формирование костей.
В лабораторных условиях учёные наблюдали преждевременное сращение черепных швов и уменьшение числа поясничных позвонков — черты, которые встречались у неандертальцев.
Важно, что у мышей не возникало полидактилии — дополнительного количества пальцев, типичного при сильных нарушениях работы GLI3.
Это означает, что древний вариант гена лишь мягко корректирует развитие скелета, не нарушая базовые процессы.
Интересно, что этот вариант гена до сих пор встречается у людей, особенно в европейских популяциях, с частотой от 3,7% до 7,7%.
Хотя компьютерные прогнозы считали его потенциально вредным, экспериментальные данные говорят о сохранении функциональности и влиянии на регуляцию хроматина и развития тканей.
В экспериментах у мышей с разным генетическим фоном проявлялись разные фенотипы: у одной группы наблюдалось увеличение черепа и деформации грудной клетки, у другой — изменения в шейных позвонках и появление дополнительного ребра.
Авторы исследования предполагают, что эти мутации у неандертальцев могли сохраняться из-за малого размера их популяции и генетического дрейфа. Такие изменения, возможно, отражают древние особенности строения и развития.
Работа дополняет растущий список исследований, показывающих, как гены древних гоминидов влияют на современного человека — от иммунитета до неврологических особенностей.
Здесь же впервые обнаружена прямая связь между конкретным генетическим вариантом и формированием скелета.
Эксперимент проведён с использованием технологии CRISPR-Cas12a и одобрен этическим комитетом.
Полученные данные открывают новые горизонты для понимания эволюции и биологии человека.
Уточнения
Неандерта́лец человек неандертальский (лат. Homo neanderthalensis или Homo sapiens neanderthalensis, в советской литературе также носил название палеоантро́п) — вымерший или, по другой гипотезе, ассимилированный представитель рода людей, последние неандертальцы жили около 40 тысяч лет назад, сосуществовали в Европе с Homo sapiens в течение нескольких тысяч лет.