Почему Homo sapiens выжил, а неандертальцы — нет? Новое исследование раскрывает

Около полумиллиона лет назад Homo sapiens отделился от эволюционной линии, ведущей к неандертальцам и денисовцам. В это же время наш вид претерпел ряд незначительных изменений в биохимии мозга. Эти изменения повлияли на стабильность и генетическую экспрессию фермента аденилосукцинатлиазы (ADSL). Этот фермент участвует в биосинтезе пуринов — химических соединений, являющихся основными компонентами нуклеотидов, входящих в состав ДНК и РНК. Дефицит ADSL — редкое наследственное метаболическое заболевание, приводящее к серьёзным неврологическим расстройствам, включая резистентную к терапии эпилепсию и умственную отсталость. Результаты последнего исследования были опубликованы в Трудах Национальной академии наук.

Этот ген влияет на поведение человека

Международная группа учёных из Окинавского института науки и технологий (OIST) в Японии и Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка в Германии обнаружила, что эти изменения могут играть важную роль в нашем поведении. Исследователи изучили версию гена, распространенную у современных людей, но не встречающуюся у неандертальцев и денисовцев. Это изменение, по-видимому, произошло у Homo sapiens после их расхождения с эволюционной линией, но до того, как они покинули Африку. Учитывая, что мутации в гене ADSL могут вызывать дисфункцию мозга, исследователи задались вопросом, могли ли изменения в этом гене обеспечить Homo sapiens когнитивное или поведенческое преимущество.

«Я убеждён, что существует фундаментальное различие между современными людьми и другими более ранними формами человека», — заявил Сванте Паабо из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка и один из авторов исследования. «Численность неандертальцев и денисовцев никогда не превышала нескольких сотен тысяч человек, их технологии практически не менялись на протяжении сотен тысяч лет, а современные люди расселились по планете всего за сто тысяч лет и создали технологии и культуру, которые менялись очень быстро», — добавил он.

Что стоит за эволюционным успехом homo sapiens?

В этом последнем исследовании учёные тщательно изучили фермент ADSL. Он состоит из цепочки из 484 аминокислот. Примечательно, что современные и древние варианты этого фермента отличаются всего одной аминокислотой. В позиции 429 у наших предков находился аланин, а у современных людей — валин. Исследователи наблюдали в лабораторных условиях, что современная версия гена изменяла стабильность фермента. Введение этой версии мышам привело к изменению поведения самок.

В ходе эксперимента исследователи давали мышам воду после предъявления визуального или слухового стимула. Со временем исследователи начали ограничивать количество жидкости. Они обнаружили, что самки мышей с имплантированным геном ADSL человека пили воду значительно эффективнее и чаще, когда испытывали жажду, чем их братья и сестры. Это говорит о том, что снижение активности фермент позволил им эффективнее конкурировать за ограниченный ресурс.

«Пока рано переносить эти результаты непосредственно на человека, поскольку нейронные сети мышей отличаются», — сказал доктор Сян-Чунь Цзюй, ведущий автор исследования. «Однако эта замена, возможно, дала нам некоторое эволюционное преимущество в выполнении определённых задач по сравнению с нашими предками», — добавил он.

Ученые также обнаружили другие генетические изменения, распространенные у людей, которые вызывают снижение Активность ADSL. Они также обнаружили доказательства того, что эти изменения были благоприятными для эволюции, что позволяет предположить, что они дали Homo sapiens преимущество.

«Этот фермент прошёл два отдельных этапа селекции, в результате которых его активность снизилась: сначала за счёт изменения стабильности белка, а затем за счёт снижения его экспрессии. Очевидно, эволюционное давление направлено на снижение активности фермента до уровня, достаточного для достижения эффектов, которые мы наблюдали у мышей, при одновременном сохранении его активности на достаточно высоком уровне, чтобы избежать дефицита ADSL», — объясняет соавтор исследования доктор Син-Ю Ли.

В настоящее время учёные не могут точно сказать, почему самки мышей, по всей видимости, получили конкурентное преимущество. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять роль ADSL в изменении поведения.