По сравнению с другими человекообразными обезьянами, человек обладает целым рядом замечательных черт: большим мозгом и развитыми когнитивными способностями, сложной речью и скелетом, приспособленным для прямохождения на двух ногах. Объяснение того, как возникли эти особенности, — это не просто вопрос естественной истории: это имеет центральное значение для понимания и, в конечном итоге, лечения заболеваний, которые непропорционально распространены среди людей. Конкретные изменения ДНК, которые способствовали их появлению, остаются неизвестными. При этом наши гены почти совпадают с генами шимпанзе — различия составляют всего 1−4%, а участки, отвечающие за белки, и вовсе почти идентичны. Значит, главные перемены кроются не в самих генах, а в «настройках», которые решают, когда и насколько активно они работают.
Исследователи сосредоточились на эволюции человеческого скелета и сравнили геномы более 15 000 людей и 139 обезьян, в результате получилось найти около 5,7 млн уникальных для человека изменений. Часть из них попала в регуляторные зоны — своего рода переключатели генов. С помощью специального метода ученые проверили, как эти варианты влияют на активность генов в клетках хряща, и отобрали примерно 15 000 вариантов, которые реально меняют работу клеток.
Чтобы точнее сравнить эффекты у разных видов, ученые создали гибридные клетки, объединив стволовые клетки человека и гориллы: так можно было наблюдать за работой генов обезьяны и человека в одной среде. Выяснилось, что у людей слабее работают гены, связанные с гликозаминогликанами — веществами, от которых зависят прочность и эластичность хрящей. Это подтвердилось и при анализе тканей: содержание гликозаминогликанов в суставах человека оказалось в 3−4 раза ниже, чем у других человекообразных обезьян.
Вероятно, именно эти эволюционные изменения помогли сформировать наш уникальный скелет, но заодно сделали нас более уязвимыми к таким болезням, как остеоартроз. Новый подход ученых позволяет не просто сравнивать ДНК, а проверять, как конкретные изменения влияют на клетки, — это открывает путь к объяснению и других особенностей человека, а также связанных с ними заболеваний.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что найден белок, который мешает организму бороться с гепатитом и раком.