Эмбрион мыши с увеличенным мозгом после введения человеческого гена, отвечающего за интеллект

Нет, это не мультик Стивена Спилберга, а вполне реальный эксперимент, проведённый 20 ФЕВРАЛЯ 2015 года. Тогда учёные из университета Дюка ввели в мозг мышей ДНК человека - Мышам пересаживали регуляторную последовательность под названием HARE 5, которую брали из генома шимпанзе и человека. HARE 5 работает энхансером (или помощником-стимулятором) гена Frizzled 8, от которого зависит деление клеток-предшественников корковых нейронов в развивающемся мозге. В результате оказалось, что, по сравнению с энхансером от шимпанзе, человеческий регуляторный фрагмент делал мозг мышей на 12% больше, за счёт увеличения числа нейронов в коре. Может, именно из-за этого отрезка ДНК человек и стал разумным?

Также был обнаружен другой ген, кодирующий информацию о белке, а именно - ген ARHGAP11B. Профессор Виланд Хуттнер (Wieland B. Huttner) и его коллеги из Института молекулярной и клеточной биологии и генетики Общества Макса Планка пытались выяснить, какие гены управляют развитием мозга у зародышей человека и мыши. В первую очередь авторов работы интересовали молекулярно-генетические отличия между развивающимся мозгом людей и развивающимся мозгом грызунов.

Про второй ген известно, что он возник из-за неполного удвоения некоего предкового гена – неполного в том смысле, что в копии не хватало какой-то части оригинала. (В скобках заметим, что так выглядит обычный способ появления новых генов, когда возникает дополнительный вариант какой-то уже существующей последовательности, после чего один из вариантов становится «эволюционным полигоном», вбирающим мутации и приобретающим новые функции).

Копирование гена случилось уже после того, как человек откололся от обезьян: ARHGAP11B нет ни у шимпанзе, ни, тем более, у грызунов, однако он есть у неандертальцев и денисовских людей (ещё один вымерший подвид людей, за изучение которых Российская академия наук на днях присудила свою высшую награду). Так что о большой роли этого гена в «оразумливании» человека подозревали давно.

Теперь, можно сказать, подозрения подтвердились. Пересаженный мышам, ARHGAP11B вдвое увеличивал число нейронов в коре; более того, иногда у мышей с ARHGAP11B даже начинали формироваться извилины, которые, как известно, у грызунов полностью отсутствуют. На клеточном уровне действие гена сводилось к тому, что он увеличивал число промежуточных клеток-предшественников и побуждал их чаще делиться перед тем, как они окончательно превратятся в специализированные нейроны.

«То, что нам удалось обнаружить, является лишь небольшой частью генетической подоплеки того, почему наш мозг заметно больше, чем у всех других приматов. Наше исследование очень четко показало, насколько сложными были те изменения, которые пережили наши предки во время эволюции. Скорее всего, открытый нами феномен является лишь маленькой частью этого генетического паззла», – рассказал Грегори Рэй (Gregory Wray) из университета Дьюка в Дареме (США).

Как отмечают Рэй и его коллеги, геномы человека и шимпанзе совпадают на 99%, однако наши нервные системы развиваются совершенно по-разному и страдают от разных проблем в старости. Эти различия мешают ученым использовать приматов для изучения различных болезней и того, как человек приобрел способность членораздельно говорить и мыслить.

Как отмечают ученые, человеческая и обезьянья версии HARE5 отличаются всего на 16 «букв», но этого достаточно для того, чтобы мозг зародышей мыши начинал развиваться совершенно по разному. Человеческий HARE5 ускоряет рост нервных клеток и заставляет их делиться быстрее, чем этот же участок из ДНК шимпанзе, в результате чего мозг будущей мыши становится на 12% больше.

Пока ученые не знают, приобретут ли грызуны в результате такой модификации генома «суперинтеллект» – все зародыши были уничтожены после экспериментов. В ближайшее время Рэй и его коллеги планируют вырастить подобную мышь, и проверить, станет ли она «Брейном» из знаменитого мультсериала Стивена Спилберга про разумных лабораторных мышей, одержимых идеей захвата мира.

Впрочем, это была не единственная попытка учёных создать мышей с человеческим мозгом. Так, в далёком 2005 году, директор Института стволовых клеток университета Стэнфорда, профессор Ирвинг Вайссман намерен в ближайшее время провести эксперимент по созданию мышей, у которых будет полностью человеческий мозг.

Учёный планирует ввести человеческие нейроны в мозг эмбриона грызуна. Непосредственно перед рождением эмбрион будет убит. В результате вскрытия Вайссман надеется узнать, сформировалась ли архитектура человеческого мозга. Если это произойдёт, он будет искать следы "познавательных способностей", свойственных людям.

Калифорнийский профессор настаивает, что его эксперимент приведёт к лучшему пониманию механизмов работы мозга, что будет полезно для борьбы с рядом заболеваний. Ранее ученому уже удалось создать мышей с мозгом, являющимся человеческим приблизительно на один процент.

Другой готовящийся эксперимент, который вызывает опасение американских академиков - создание человека, рожденного мышами. Для этого грызунов планируется генетически модифицировать таким образом, чтобы они производили человеческие гаметы (сперму и яйцеклетки), из которых и будет выращен человеческий эмбрион. Кто и когда планирует провести такой эксперимент, National Geographic не уточняет.