Исследователи из Йельского университета обнаружили, что ничтожные изменения в ДНК привели к огромным переменам в развитии человеческого мозга.

Оказывается, изменения всего лишь трех бит генетического кода из миллиардов привели к эволюции и развитию сенсорной сети млекопитающих, а также заложили основу для развития самого совершенного мыслительного органа на Земле – человеческого мозга.

Эта сеть обеспечивает прямые синаптические связей между многослойной корой головного мозга человека и отвечает за эмоции, восприятие, познание и делает возможной мелкую моторику.

Описание того, как несколько простых изменений в течение раннего развития млекопитающих привели к созданию сложных конструкций, таких как человеческий мозг, опубликовано в майском номере издания Nature.

Ученые исследовали генетические изменения, которые происходят на ранних стадиях развития эмбриона, когда клетки берут на себя определенные функции. Внимание исследователей привлекли участки ДНК, называемые цис-регуляторные элементы, которые не кодируют белки и были ранее определены как критические факторы эволюции.

Эти элементы управляют активацией генов, осуществляющих формирование всех организмов.

Ученые обнаружили, что

одна из таких регуляторных областей ДНК под названием E4 непосредственно способствуют развитию кортикоспинальной системы.

Е4 есть у всех млекопитающих, что указывает на его важность для выживания. В лаборатории ученые обнаружили, как факторы транскрипции SOX4, SOX11 и SOX5 контролируют экспрессию генов и работают совместно для формирования нейронной «двигательной» сети у развивающихся эмбрионов. Изменения в генетическом алфавите, которые вызвали эти радикальные эволюционные перемены, были совсем незначительные, – отмечают исследователи.

Манипулируя только тремя битами ДНК, ученые смогли создать аналогичный «эволюционный скачок» у подопытных рыбок данио.

Авторы исследования подчеркивают, насколько важны факторы SOX4 и SOX11 для формирования сложного головного мозга млекопитающих, включая человека.

«Все наши моторные навыки, которые позволяют манипулировать инструментами, ходить, говорить и писать, а также наши когнитивные и эмоциональные способности, которые позволяют нам думать, любить, и планировать – все они являются результатом этих изменений», – объяснил доцент нейробиологии Ненанд Сестан (Nenad Sestan).