Алексей Алексенко /

Из обезьяны в человека за несколько простых шагов

Биологи начали один за другим открывать гены, выгодно отличающие их от шимпанзе

Иллюстрация: Bridgemanart/Fotodom
Иллюстрация: Bridgemanart/Fotodom
+T -
Поделиться:

Что нужно, чтобы сделать из обезьяны человека? Заметьте, что в самом вопросе нету никакой скрытой дарвинистской подоплеки: мы же не говорим, кто именно будет делать человека — Всемогущий Творец, направленный мутагенез или естественный отбор. Просто берем обезьяну и что-то в ней меняем, чтобы получился человек. Так вот что менять-то будем? В этом смысле человека можно сделать также и из глины: вопрос слегка усложнится, но в целом останется в силе.

Именно поэтому ответы, которые сейчас кто-то готов скоропалительно предложить, никуда не годятся. Например, привычный многим ответ: человека якобы сделал труд. Сейчас более модно считать, что это был не сам труд, а укрепление социальных связей, или выход из лесов в саванну, или переход на мясную пищу, или все это вместе взятое. Эти ответы на самом деле значат вот что: возьмите обезьяну, поселите в саванне, заставьте ее трудиться (или общаться), и тогда естественный отбор непременно закрепит те самые случайные изменения, которые приведут ее к созданию квантовой хромодинамики. Поставить такой опыт трудновато по причине нехватки времени, но даже если он удастся (удастся еще раз, потому что один-то раз он точно когда-то удался), мы снова спросим вас: а что, собственно, изменилось в этой обезьяне? В какой момент произошло чудо очеловечивания?

Шимпанзе отличается от человека примерно одним процентом генома*. Какая-то (или какие-то) из этих замен и составляет ту самую уникальную разницу, которой мы с вами не без оснований гордимся. Другими словами, среди генов, отличающих человека от обезьяны, наверняка есть несколько, благодаря которым людям удалось написать «Илиаду» и заучить ее наизусть, а у обезьян ничего не получилось. Остается найти эти гены.

Как найти во всем огромном геноме ген, который отвечает за какой-то признак? Генетики занимаются этим уже 70 лет. Еще в 1944 году Освальд Эйвери с коллегами взяли микробов-пневмококков, не способных вызвать у крыс пневмонию, добавили к ним вытяжку из таких же микробов, но смертельно опасных, — и с изумлением увидели, как крысы начали дохнуть от бактерий, которые прежде были безвредными. Это потому, что в безвредные бактерии попал ген (то есть кусочек ДНК), определяющий вирулентность.

Какой-то похожий опыт нам и следует проделать для выявления «гена человечности»: взять стаю шимпанзе, добавить к ним вытяжку из людей и наблюдать, как один из шимпанзе задумается и сочинит первый в истории шимпанзиный эпос, или хоть теорему Пифагора докажет. Это значит, что в него случайно попал и встроился «ген человечности», присутствовавший в нашей воображаемой вытяжке.

Но вот так тупо и прямолинейно поставить эксперимент, к сожалению, не получится: есть непреодолимые технические сложности, и еще к тому же этические проблемы явно намечаются. К тому, чтобы обойти все эти преграды, ученые шли долго-предолго.

Как только были расшифрованы геномы человека и шимпанзе, исследователи тотчас бросились искать в них подозрительные отличия. Самыми подозрительными, естественно, считались те, которые вызывают различия белков мозга. И особенно тех белков, которые появляются в тот момент, когда клетки мозга только-только начинают формироваться у растущего зародыша. Видимо, именно от этих белков и зависит, насколько большим и умным вырастет мозг, рассудили ученые. А значит, гены, из-за которых у человека белки в мозгу не совсем такие, как у обезьяны, и есть наши главные подозреваемые.

Ну а теперь выделим эти подозрительные гены, вставим в шимпанзе и посмотрим, как он на глазах очеловечивается? Тут, конечно, снова затык, нельзя так поступать, мы же люди все-таки. Поэтому ученые вставляют подозрительные гены не в обезьян, а для начала в мышиный зародыш. Вставляют и смотрят, как они меняют мышиный мозг. Ну надо же с чего-то начать. Лет через сто наши потомки, возможно, отбросят религиозно-этические заморочки и очеловечат кого-нибудь посерьезнее мышей, ну хоть собаку, что ли, как Преображенский. Но пока боязно.

На этом нам пора заканчивать вводную объяснятельную часть и перейти к информационному поводу: рассказать наконец, что же такое открыли эти ученые в минувший месяц. На самом деле открытий было два.

Первыми доложились генетики из Северной Каролины. Они возились с кусочками генома, которые называются «энхансеры» — эти штуки сами не являются генами, но подстегивают работу генов, расположенных поблизости. Как оказалось, один из энхансеров, HARE5, в его человеческой версии гораздо мощнее, чем он же у шимпанзе. В частности, он влияет на работу гена под названием Frizzled 8 — как раз одного из тех, что работает у зародыша на стадии формирования мозга. Есть такой ген и у мышей.

Оставалось только выделить энхансер HARE5 у шимпанзе и у людей и подсадить их в мышиную яйцеклетку. Из яйцеклетки, содержащей человеческую версию энхансера, вырастали зародыши, объем мозга у которых был на 12% больше! Обезьяний энхансер подобным волшебным свойством не обладал.

Фото: Silver Lab
Фото: Silver Lab
На картинке специальный синий краситель демонстрирует, насколько активнее работает у мышиного зародыша ген Frizzled 8 , если к нему приделан человеческий, а не обезьяний энхансер

Разумеется, чуть больший мозг еще не делает мышей на 12% умнее (может, и делает, кстати — это пока не проверено), но все же это шаг в правильном направлении, согласитесь.

И буквально следом за этой работой вышла вторая, еще нагляднее. На этот раз отличились генетики из Макс-Планк-Института в Дрездене.

Они искали гены, которые более активны в развивающемся мозгу человеческого зародыша по сравнению с зародышем шимпанзе. (Многие догадались, что для этого им понадобились абортированные эмбрионы, но не будем акцентировать на этом внимание ханжей.) Таких генов нашлось 56, и в одном из них эффект был особенно силен. Это был ген под названием ARHGAP11В.

Про этот ген и раньше знали, что с ним все непросто. Дело в том, что и у мышей, и у шимпанзе есть всего одна копия гена. А вот у людей их два: когда-то на пути от обезьяноподобного предка к нам ген удвоился, причем одна из копий оказалась слегка подпорчена в процессе, хотя и активна. Вот этот самый ген и работал со страшной силой в стволовых клетках зародыша, из которых впоследствии возникает мозг.

Ну а дальше человеческий ген опять подсадили зародышам мышей. И вот тут число нейронов коры возросло почти вдвое! А чтобы все эти нейроны как-то поместились в черепе, кора начала образовывать складки — те самые извилины, которых у мышей отродясь не бывало, а у нас есть, причем именно на них мы часто ссылаемся в качестве метафоры своего интеллекта.

Фото:Marta Florio and Wieland B. Huttner/Max Planck Institute of morecular cell biology and genetics
Фото:Marta Florio and Wieland B. Huttner/Max Planck Institute of morecular cell biology and genetics
На этой картинке для наглядности человеческий ген ARHGAP11В вставлен только в правую половину мозга мыши. В верхней части фото мы можем видеть те самые извилины, числом две, отличающие правую половину от левой

Гены «человечности», описанные в двух этих статьях, работают, как выяснилось, очень похоже. Никакого чуда в них нет: они просто ускоряют темп деления стволовых клеток в будущем мозгу, так что к тому моменту, когда они начинают превращаться в нейроны, их оказывается больше. Так что, если кто-то думал, что вот сейчас узнает тайну человеческого разума, это он зря. Но, возможно, подоплека тайны в том и состоит, что у нас просто нейронов больше. В конце концов, увеличение объема мозга на пути эволюции человека — самое стремительное эволюционное изменение, описанное биологами, и что-то в этом должно быть. Да, это разочаровывает, конечно, но наука тем и отличается от других форм человеческой культуры, что не ставит цель никого очаровать, а только узнать, как оно есть на самом деле. Обломались — сами виноваты.

Конечно, заманчиво было бы подумать о том, как мы теперь можем применить эти знания на практике. Можно, например, еще чуть-чуть усилить работу этих генов (генетики это умеют) и вывести расу сверхумных сверхлюдей — была бы охота. Но, возможно, мы еще не до конца реализовали потенциал традиционных средств поумнения. В этом смысле лично я возлагаю большие надежды на появившуюся на улицах Москвы социальную рекламу, призывающую: «Включите голову!»

Если же быть скромнее, можно удовлетвориться пониманием того, как развивается мозг человеческого зародыша — наверняка из этого когда-нибудь удастся вывести метод лечения какой-нибудь жуткой наследственной болезни — и как, собственно, мы вообще стали людьми.

 

* Примечание. Один процент генома — это отличие современных людей от современных шимпанзе. Если считать, что шимпанзе и люди эволюционировали от общего предка одинаково быстро (что, конечно же, неправда), то наше отличие от общего предка должно быть вдвое меньше, то есть 0,5%. При этом генетические различия между самими людьми (а также между разными шимпанзе) достигают 0,25% генома, и на принципиальную разницу между человеком и его предком-обезьяной остается всего четверть процента. Если же рассматривать только значимые различия, то есть приводящие к изменениям в белках, число сократится еще в четыре раза. С огромным сожалением надо отметить, что даже оставшаяся доля процента — огромное число мутаций, и простым перебором ни за что не удастся отыскать те из них, в которых кроется тайна успеха человека в завоевании планеты.

Комментировать Всего 2 комментария

А мышки не дохли после того как у них мозг увеличивался? Или ученые ограничились рассматриванием зародышей?

Мышки сдохли, когда их порезали на микроскопические препараты. Да, еще на стадии зародышей конечно. (Впрочем, в первой работе часть мышей собираются дорастить до взрослости и проверить на сообразительность, есои я правильно понял утверждение одного из авторов).