Нове - це перероблене старе

Чим мозок людини і мавп відрізняється від інших тварин? Логічно, що будовою. А що змушує мозок приматів вибудовуватися за певною схемою, яка, відрізняється від мишиною? Знову ж очевидно, що експресія генів. А яких генів? Гарне питання. У передостанньому номері якраз розповідається про один з них - остеокрин (OSTN). Найдивовижніше, що цей ген є і у мишей, і у людини, але у мишей він впливає на кругообіг глюкози в кістках і м'язах, а у людини за мільйони років еволюції його функція перебудувалася на регуляцію розвитку кори головного мозку.

Читайте цю та інші новини нейробіології на сайті Нейроновості

Більшість досліджень мозку проводять на мишах і щурах. Миші, в цілому - модель зручна, але має істотний недолік - у них немає такої розвиненої кори головного мозку, як у приматів. Тому кожен раз при черговому відкритті, вчиненому на мишах, виникає негласне питання: «А у людини буде так само чи все-таки по-іншому?»

Дослідники з Гарварду спробували відтворити кору головного мозку людського плоду в пробірці: виростили на чашках Петрі клітини кори, нейрони і глию і спробували відтворити її початковий розвиток. Розвиток кори людського мозку - далеко не автономний процес, абсолютно необхідний один фактор - це новий досвід, навчання, стимуляція мозку. Ідея у дослідників була така: при стимуляції нейронів їх електрична активність буде перетворюватися на зрушення в експресії генів. Це задасть подальший напрямок клітинам кори, що розвиваються.

Як відомо, гени стимулюють вироблення РНК, яка, в свою чергу, веде до утворення білка (та сама «експресія гена»). Тобто «мати ген в клітці» - не є те ж саме, що і «мати продукт цього гена» в тій же клітці. Одним з генів, який починав активно експресуватися після того, як простимулювали нейрони кори людського мозку (але не мозку мишей), став остеокрин. Ні, цей ген не унікальний для людини - він є і у мишей (як, втім, і у інших ссавців). Але ключову відмінність у тому, що у мишей продукт цього гена, білок остеокрин, можна знайти в м'язах і кістках (тканинах, ніяк не пов'язаних з нервовою системою), а у людини білок остеокрін утворюється тільки в корі мозку людини.

Як еволюція зуміла змінити функцію цього гена? Відповідь полягає в регуляторних елементах ДНК, що знаходяться попереду гена остеокрина: у процесі еволюції відбулася їх перетасовка. Вони дають сигнал клітці, щоб та виробляла продукт гена остеокрина в людському мозку, тоді як в мишиному мозку той же самий ген змушують «мовчати». З'явившись у корі головного мозку, білок остеокрін починає впливати на форму відростків нейронів, тим самим стимулюючи розвиток нейронних мереж. Якщо в експерименті гальмували експресію остеокрина, то дендрити кори вкорачувалися, а при його надлишку вони утворювали більше відгалужень.

Виходить, що для того, щоб в еволюції отримати нову функцію, зовсім необов'язково винаходити щось принципово нове - досить змусити ген утворювати свій продукт в іншому місці і в інший час, тобто переключити його «увагу» на щось нове.

Даша Овсяннікова, науковий оглядач порталу «Нейроновості»