Обнаружен ген, способный превратить гладкий мышиный мозг в некоторое подобие человеческого с его многочисленными извилинами.
Кора головного мозга, играющая важнейшую роль в высшей нервной деятельности (например, запоминании и принятии решений), на начальном этапе своего формирования выглядит практически одинаково что у людей, что у мышей: это сферическая поверхность, образованная стволовыми нервными клетками. По мере деления стволовых клеток эта поверхность увеличивается, раздувается, как воздушный шар. Но в результате, в отличие от маленького и гладкого мозга мыши, кора головного мозга человека образует многочисленные складки и углубления, предоставляющие необходимое место для миллионов нейронов, которые отвечают за выполнение таких сложных задач, как мышление и речь. Ученые предположили, что могут существовать особые гены, отвечающие за формирование этой структуры — и не ошиблись.
В 2012 году были получены первые данные, свидетельствующие, что ген TRNP1 может влиять на развитие мозга как мышей, так и людей. Выяснилось, что TRNP1 отвечает за производство белка, который регулирует поведение стволовых нервных клеток. В его присутствии эти клетки воспроизводят множество собственных копий, что приводит к увеличению поверхности коры головного мозга без образования складок — на манер раздувающегося шарика. А недостаток этого белка приводит к дифференциации стволовых нервных клеток и образованию нескольких промежуточных типов стволовых клеток и нейронов, которые формируют утолщенную кору с более сложной структурой.
Для проверки этой теории ученые использовали метод РНК-интерференции, чтобы заблокировать деятельность TRNP1 при развитии мышиного зародыша — и увидели, что кора его мозга сформировала выраженные складки.
Последующий анализ человеческого генетического материала показал, что в тех областях мозга, в которых должны образоваться извилины, присутствие TRNP1 минимально, а в более «гладких», напротив, этот ген выражен значительно. Складки в мозгу исследованных зародышей, возраст которых составлял от 8−9 до 17−18 недель, еще не начинали формироваться, однако экспрессия TRNP1 уже давала необходимые «инструкции».
Выявленный механизм может прояснить некоторые эволюционные вопросы — например, как обезьяны Нового Света с их маленькими, гладкими мозгами могли произойти от предка с более развитым и сложным мозгом.
В планах исследователей — изучение развития мозга с различными уровнями экспрессии TRNP1 по мере взросления животного и поиск этого гена (или его аналогов) у других млекопитающих.
По материалам ScienceNOW