Между людьми и другими приматами сильнее выражены различия в метилировании мозжечка, чем в метилировании префронтальной коры. Такой вывод сделали ученые, проанализировав геномное метилирование этих мозговых структур у человека, шимпанзе и макаков-резусов. Результаты исследования показывают важность мозжечка в эволюции человеческого мозга. Работа опубликована в PLoS Genetics.
Мозг людей и других приматов состоит из одинаковых отделов. Разница лишь в размере некоторых структур, в строении тканей мозга, а также в количестве нервных сетей. Префронтальная кора, регион ответственный за абстрактное мышление и языковые функции, изучалась во многих исследованиях. Обнаружили, что в этой области мозга у человека расположены гораздо более развитые нервные сети, чем у других приматов. Мозжечок в сравнительных исследованиях оказывается незаслуженно забыт, хотя у приматов он увеличивается в процессе эволюции для выполнения двигательных и речевых функций.
В понимание эволюции мозга у приматов огромный вклад внесли методы нейровизуализации, микроскопии и генетического анализа. Помимо изменений в нуклеотидных последовательностях, при исследовании генома интересную информацию может дать и изучение эпигенетических изменений, например, метилирование. При метилировании происходит присоединение к ДНК метильных групп. Этот процесс изменяет организацию хроматина и влияет на связывание с транскрипционными факторами, таким образом воздействуя на экспрессию генов. Метилирование рассматривают как следы настройки работы генов, специфичные для каждой ткани и для каждого вида, поэтому разница в метилировании между видами отражает эволюционное развитие. Разные уровни метилирования между приматами описаны в почках, печени и костной ткани.
Исследователи из Университета Джорджа Вашингтона в Вашинготоне под руководством Чета Шервуда (Chet C. Sherwood) провели сравнительный анализ геномного метилирования в мозжечке человека, шимпанзе (Pan troglodytes) и макаков-резусов (Macaca mulatta). В исследовании использовали материал 7 людей, 8 шимпанзе и 8 макак. У них экстрагировали ДНК из двух областей мозга — мозжечка и префронтальной коры — и измерили уровень геномного метилирования.
Различия в метилировании у людей по сравнению с приматами оказались сильнее выражены в мозжечке, чем в префронтальной коре (p < 0,05). Участки генома, в которых наблюдались изменения в метилировании у людей, отвечают за формирование нервных связей и синапсов, что важно для эволюции мозга.
Исследователи заключают, что большая разница в геномном метилировании мозжечка между человеком и приматами объясняется развитием у человека речи и использованием инструментов. Мозжечок не ограничивается только участием в моторных функциях, он также вовлечен в когнитивные процессы, социальные навыки и память. Результаты исследования ставят мозжечок в один ряд с префронтальной корой среди определяющих структур в эволюции человеческого мозга.
Развитый мозжечок оказался преимуществом Homo sapiens перед древними людьми и помог им вытеснить неандертальцев — к такому выводу пришли палеоантропологи, выполнив реконструкцию мозга Homo neanderthalensis. У современных людей мозжечок больше по размеру, а также симметричнee.
Анастасия Кузнецова