Шимпанзе смогли создать свою цивилизацию, если бы 4 миллиона лет назад в их развитие не вмешался древний вирус

Ученые задались вопросом: могла ли древняя инфекция отнять у шимпанзе шанс на собственную цивилизацию. Вполне возможно, ведь 4 миллиона лет назад предков шимпанзе поразил вирус. Генетики из Швеции рассказали, что именно отключило заразное вторжение в мозгу обезьян и почему наших предков инфекционная атака обошла стороной?

Почти близнец с другим мозгом

Генетические исследования говорят, что пути человека и шимпанзе разошлись примерно 5-6 миллионов лет назад. При этом если сравнить геномы двух видов, то различие составляет всего 1,2% ДНК.

Но тут возникает парадокс: генетическое сходство поразительное, но человеческий мозг примерно втрое крупнее, чем у шимпанзе. Хотя при этом большинство генов, кодирующих белки, у обоих видов очень похожи. Именно это противоречие и заинтересовало нейрогенетика Патрисию Гердес, которая работает в Лундском университете (Швеция). Ученой стало интересно, почему мозг двух родственных видов формировался по-разному.



Исследование вышло в научном журнале Science Advances. Авторы пишут, что правка, которую внес вирус в ДНК шимпанзе, была небольшая, но она заметно изменила развитие мозга. Возникает вопрос: почему ученые начали свой поиск именно с вирусов?

Подозреваемый номер один

Миллионы лет назад вирусы заражали приматов и оставляли в ДНК свои обрывки, и эти «закладки» прижились, передаваясь из поколения в поколение. Более того, они способны влиять на работу соседних генов. Одним из подозреваемых оказался PTERV1 — эндогенный ретровирус шимпанзе (Pan troglodytes). По словам Гердес, в этом плане этот вирус стал наиболее подходящим претендентом.

Ученые находили его и у шимпанзе, и у других приматов, горилл, павианов, макак, а вот у людей он вообще отсутствует. Почему мы ни разу его не подхватили, хотя многие приматы из нашей родни им заразились, пока неясно. Есть две версии: либо нас защитил особый противовирусный белок TRIM5α, либо наши предки и предки шимпанзе в разгар пандемии не жили по соседству.

Вероятно, были еще какие причины, потому что азиатских обезьян PTERV1 тоже обошел. Его нет ни у орангутанов, ни у сиамангов (обезьяны с юга Малайского полуострова и Суматры), ни у гиббонов. Так, может, родина людей — все-таки Азия?



При этом Гердес честно признает, что исследование ее команды не решает данный спор, так как задача у новой научной работы поставлена не так широко. Исследователи хотели показать, какой именно след инфекция оставила в развитии мозга шимпанзе. Вирус внес в геном последовательности ДНК, и они работают до сих пор. Не исключено, что вирус даже помог двум видам разойтись, но это лишь предположение.

Последствия вторжения

В центре истории оказалась молекула LINC00662, которая есть и у человека, и у шимпанзе. Она построена из ДНК и задает клеткам инструкцию по сборке определенного белка. По словам Гердес, у человека она включается в самом начале формирования мозга и, судя по экспериментам, помогает клеткам созревать и обзаводиться отростками.

У шимпанзе та же молекула есть, но вирус оставил свою метку как раз в ней: вставка его ДНК отключает LINC00662. Чтобы проверить последствия, команда взяла органоиды человеческого мозга. Это крошечные скопления клеток, которые выращивают в лаборатории как модель для исследований.

Когда в органоидах выключили LINC00662, нейроны созревали хуже, а их отростки росли скромнее, чем при нормальной работе гена. Речь о дендритах и аксонах, по которым сигналы расходятся по мозгу. Гердес призналась, что функции гена в организме человека изучены не до конца, а что дает шимпанзе его молчание, пока тоже неизвестно.

Как сделать шимпанзе умнее

Дальше команда пошла в обратную сторону: из стволовых клеток шимпанзе «закладку» изъяли. Как только это произошло, LINC00662 снова заработала. Это значит, что вирусная ДНК действительно участвует в отключении гена.

Гердес сразу предупредила, что вывод на этом заканчивается. Из опыта не следует, что без вставки мозг шимпанзе развивался бы иначе. Разница в устройстве мозга складывается из целого набора причин, связанных и с генами, и с развитием, поэтому одним геном ее не объяснить.



Но и есть зеркальный вопрос: что было бы, такая же вставка у человека. Гердес считает, что вирусная ДНК, скорее всего, заглушила бы LINC00662, а значит, затронула бы формирование мозговых клеток. Итог зависел бы от соседних участков ДНК и работы остальных генов. Органоиды помогают быстро прикинуть, куда может привести такое изменение.

Заключение

Ученые считают: если добавить такую вставку взрослому, то мозг это уже никак не повлияет, потому что он уже сформировался. Так что события, которые были показаны в фильме-катастрофе «Планета обезьян», человечеству не грозят. Но вот на раннем этапе развития отключение гена сильно бы повлияло не только на форму мозга, но и на способности и поведение. Похоже, именно ретровирусные вставки сделали людей и шимпанзе максимально не похожими друг на друга, но доля вируса в этой разнице пока остается неизвестной.