Неандертальцы передали людям склонность к нарколепсии и шизофрении
Генетики идентифицировали часть вариантов генов, которые неандертальцы передали древним людям. Среди характеристик, ассоциированных с этими генами, оказался хронотип «совы»; способность кожи загорать или сгорать на солнце, а также регуляция уровня «плохого» холестерина, расстройство пищевого поведения и другие болезни. Результаты исследований представлены в двух статьях, опубликованных в The American Journal of Human Genetics и Science.
Древние люди, Homo sapience, мигрировали из Африки в Евразию около 70-75 тысяч лет назад. По пути они скрещивались с другими подвидами людей, в том числе с неандертальцами, по-видимому, жившими на Ближнем Востоке. В результате в геноме людей, за исключением коренных жителей Тропической Африки, появилось около двух процентов неандертальских генов. На сегодняшний день известно, что часть из них помогла людям адаптироваться к незнакомым условиям: приобрести устойчивость к неизвестным в Африке болезням. Некоторые неандертальские гены кодируют белки, влияющие на иммунитет и пигментацию кожи. Но какую роль играет (и играет ли вообще) большинство генов, унаследованных от древних людей, до сих пор неясно.
Генетики из Института эволюционной антропологии общества Макса Планка решили прояснить этот вопрос. Они проанализировали геномы 112 тысяч человек из Биобанка Великобритании и выделили 13 архаичных гаплотипов с неандертальскими генами, встречающихся у современных людей.
Как выяснилось, среди неандертальских встречались варианты генов, ассоциированные с влиянием на поведение людей. Часть из них ассоциируется с предпочтительным хронотипом «сов», склонностью поспать днем и нарколепсией; другие влияют на чувство одиночества. Авторы исследования подтвердили некоторые результаты, встречавшиеся в других работах (1, 2, 3). Так, они нашли среди неандертальских генов мутации, связанные с расстройствами настроения и вероятностью того, что человек будет курить; варианты генов, связанные с регуляцией тона кожи и ее способности загорать (или сгорать на солнце), и определяющие цвет волос. Ученые отмечают, что, по-видимому, среди неандертальцев, как и среди современных людей, встречались индивидуумы с разными оттенками кожи и цветом волос. При этом неандертальские варианты, отвечающие за эти признаки, встречались не чаще, чем варианты генов современных людей. Единственным исключением стал рыжий цвет волос. Связанной с ним мутации исследователи в архаичных гаплотипах не обнаружили.
По словам ученых, многие из обнаруженных ими неандертальских черт — оттенки волос и кожи, хронотип, особенности настроения — обусловлены воздействием солнечного света. К моменту прихода в Евразию современных людей, неандертальцы жили здесь около ста тысяч лет, и, по-видимому, уже адаптировались к более низкому уровню ультрафиолетового излучения и более широкому диапазону светового дня. Исследователи считают, что количество солнечного света повлияло на фенотип неандертальцев, и что неандертальские варианты генов вносят свой вклад в изменение фенотипа современных людей и сегодня.
Вторая работа была выполнена международным коллективом исследователей, в числе которых были ученые из Германии, США и России. В ней генетики определили последовательность ядерной ДНК неандертальской женщины, жившей около 50 тысяч лет назад. Ее останки были найдены в пещере Виндия на севере Хорватии. Пещера известна тем, что в ней обнаружены очень хорошо сохранившиеся многочисленные останки неандертальцев. Исследователям удалось выделить чистую ДНК (уровень загрязнения не превышал одного процента) и получить геном высокого качества.
Проанализировав полученную последовательность ДНК, ученые смогли оценить, когда произошло разделение популяций подвидов древних людей. Оказалось, что неандертальцы из Виндии отделились от современных людей — Homo sapiens — 520-630 тысяч лет назад, а от другого подвида вымерших людей, денисовских — 390-440 тысяч лет назад.
Также исследователи нашли в геноме неандертальской женщины мутации, ассоциированные с восприимчивостью к болезням, встречающимся и у современных людей. Среди них были варианты, связанные расстройствами пищевого поведения, ревматоидным артритом и шизофренией. Часть вариантов генов ассоциируется с уровнем холестерина низкой плотности («плохой» холистерин) и витамина Д в плазме крови, а также реакцией на антипсихотические препараты. По мнению авторов работы, их результаты стали еще одним доказательством того, что неандертальские варианты генов влияют на риск возникновения некоторых болезней у современных людей.
Неандертальцы жили в Европе, на Ближнем Востоке и в Центральной Азии в период 600-25 тысяч лет назад. Ученые предлагают разные гипотезы, объясняющие, почему вымерли неандертальцы. По одной версии их подкосили болезни, которые люди принесли из Африки; по другой — они вымерли во время последнего ледникового периода из-за изменения климата и неумения изготавливать теплую одежду. Возможно роль сыграла их малочисленность: неандертальцы долгое время переживали «эффект бутылочного горлышка» и накапливали вредные мутации, которые влияли на жизнеспособность популяции.
Эффективнее всего себя показала композиция «We Will Rock You»
Швейцарские ученые внедрили механочувствительные рецепторы в клетки, способные высвобождать инсулин, и они стали реагировать на звуковые волны: ионные каналы впускали положительно заряженные ионы кальция, что заставляло содержащийся в них инсулин сливаться с мембраной и высвобождаться наружу. Эффективнее всего этот процесс происходил под песню «We Will Rock You» группы Queen: у мышей, которым вживили эти клетки, после прослушивания песни заметно снизился уровень глюкозы в крови. Эксперимент описан в журнале The Lancet Diabetes & Endocrinology. Слуховые косточки преобразуют акустические волны звука в механические колебания, которые активируют механочувствительные ионные каналы в волосковых клетках. Вход ионов в клетку приводит к деполяризации мембраны и созданию потенциала действия. Подобные механочувствительные ионные каналы распространены повсеместно у всех организмов, в том числе бактерий, что может быть использовано для генной терапии различных заболеваний: встраивание подобных рецепторов и их активация могли бы менять потенциал действия клетки и, как следствие, ее активность или даже функцию. Однако системная доставка низкомолекулярных триггерных соединений затруднена из-за их иммуногенных эффектов, а физические триггеры, такие как свет, ультразвук, магнитные поля, радиоволны, электричество и температура, не всегда удобны в практическом применении. Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Мартина Фуссенеггера (Martin Fussenegger) создали стабильные трансгенные клональные линии клеток, способные высвобождать инсулин, которые конститутивно экспрессируют механочувствительные рецепторы Piezo1 млекопитающих или бактериальные механочувствительные рецепторы MscL. Уровень звука в 60 децибел при частоте 50 Герц, который находится в пределах безопасного диапазона для человеческого уха, эффективно активировал эти рецепторы, что приводило к индукции высвобождения инсулина. Визуализация MscL-положительных и MscL-отрицательных клеток показала значительно более высокие уровни внутриклеточного кальция в первой популяции клеток, что означает массовый вход кальция в клетку при активации механорецепторов. Затем ученые проверили влияние различных жанров музыкальных произведений на высвобождение инсулина. Выяснилось, что популярная музыка с низкими басами и саундтреки к фильмам вызывали максимальное выделение инсулина, в то время как реакция на классическую музыку и гитарную музыку была более разнообразной и зависела от композиции. Песня «We Will Rock You» группы Queen высвобождала почти 70 процентов инсулина в течение пяти минут. В эксперименте на мышах с диабетом и трансгенными клетками эта песня приводила к выработке достаточного количества инсулина, чтобы быстро снизить колебания гликемии во время тестов на толерантность к глюкозе. На втором месте по эффективности оказался саундтрек к фильму «Мстители». Клетки активировались только в том случае, если звуковые волны непосредственно воздействовали на кожу над местом имплантации не менее 15 минут Речь, наушники, низколетящие самолеты, газонокосилки, пожарные машины и гудки не приводили к нежелательной секреции инсулина при восприятии с разных расстояний и направлений. Таким образом, эти клетки защищены от незапланированного выброса инсулина. Ученые считают, что эту разработку можно рассматривать как потенциально реальную замену уколам инсулина для людей с диабетом. Ранее мы рассказывали, что введение инсулина в нос помогло людям с деменцией улучшить их когнитивную функцию.