Ученые со всего мира долгие годы пытаются разгадать одну из главных загадок – появление мозга и черепной коробки у человека. В поиске ответов специалисты наблюдают за жизнью, развитием и работой генов у самых примитивных рыб – миног и миксин. Эти бесчелюстные рыбы очень похожи на первых позвоночных существ, живших в первичном океане Земли около 400-450 миллионов лет назад.
Приблизиться к раскрытию вековой тайны смог специалист Института биоорганической химии РАН Андрей Зарайский вместе со своими коллегами. Научный журнал «Scientific Reports» опубликовал статью об особом гене в ДНК миног, обнаруженном российскими генетиками. В материале говорится, что эволюция этого водного беспозвоночного животного позволила нашим предкам обзавестись черепной коробкой и сложным мозгом.
Для опыта ученые вырастили несколько зародышей арктических миног и дождались, когда у них начнет развиваться голова. Затем они извлекли оттуда молекулы РНК, которые клетки вырабатывают при «чтении» генов. Процесс был искусственно приостановлен, а после было собрано множество коротких цепочек ДНК. Именно они представляют собой копии наиболее активных генов в клетках зародыша миног.
Во время исследования ДНК примитивных рыб был обнаружен ген Anf/Hesx1, натолкнувший на вывод: главным толчком для появления у позвоночных (в том числе и людей) мозга стало возникновение именного этого гена.
– Ген Xanf, управлявший ростом передней части зародыша, в том числе мозга и лица, нам удалось обнаружить в ДНК эмбрионов лягушек еще в 1992 году, – рассказал Андрей Зарайский. – Этот ген мог «дирижировать» ростом мозга и черепа у позвоночных животных. Однако идея не находила поддержки из-за отсутствия гена у примитивнейших позвоночных – миног и миксин.
В дальнейших исследованиях выяснилось, что он все же присутствует в ДНК этих рыб, но в немного измененном виде. Наблюдения за работой этого гена показали, что он функционирует практически так же, как его аналог в ДНК более «продвинутых» позвоночных животных. За одним небольшим исключением: он включается заметно позже. Из-за этого череп и мозг миног обладают скромными размерами.
Тем не менее, сходства в структуре и принципах работы Anf/Hesx1 и Xanf говорят о том, что этот ген, появившийся почти 550 миллионов лет назад, играет определяющую роль в жизни позвоночных животных. Вероятнее всего, он стал одним из двигателей эволюции самых далеких предков человека.
© Фото: Brian Choo, Zhikun Gai
