Каждый из нас несёт в себе частичку неандертальца – это результат скрещивания между нашими ранними предками – гомининами каменного века и неандертальцами, пришедшими в Европу. Сейчас швейцарские учёные пытаются понять, чем мозг современных людей отличается от неандертальцев на клеточном уровне.
Первые свидетельства того, что ранние люди скрещивались с неандертальцами, появились в 2010 году, после того, как учёные во главе с генетиком Свянте Пяабо впервые применили методы извлечения, секвенирования и анализа древней ДНК из костей неандертальцев и подробно документировали их геном.
Анализ генома неандертальцев показал, что неандертальцы и современные люди скрещивались примерно 55’000 лет назад, когда последние мигрировали из Африки. Как следствие, около 2% геномов всех современных неафриканцев происходят от неандертальских предков. Поскольку сегменты ДНК, унаследованные от неандертальцев, различаются у разных людей, было подсчитано, что по крайней мере 40% неандертальского генома сохранилось в человеческой популяции до наших дней.
Исследования показывают, что ДНК реликтов несут с собой наследие, влияющее, например, на цвет кожи и волос, иммунный ответ, липидный обмен, форму черепа, морфологию костей, свертываемость крови, сон и психические расстройства.
Новая команда учёных воспользовалась геномным банком HipSci, для того вырастить сгустки мозговой ткани из стволовых клеток человека, содержащих ДНК неандертальцев, надеясь, что они прольют больше света на то чем мы с ним различаемся.
«Нам было любопытно, насколько широко можно охватить геном неандертальца, если у вас просто есть доступ к стволовым клеткам от правильных людей», – сказал CNN Грейсон Кэмп, руководитель и автор исследования из Института молекулярной и клинической офтальмологии в Базеле, Швейцария.
По его словам, исследование стало доказательством концепции, что есть возможность изучить когнитивные и другие различия между людьми и неандертальцами.
Для Кэмпа, доцента Базельского университета, это не первый опыт такого рода. Ранее он создал мозгоподобную ткань из клеток шимпанзе, чтобы понять, как сильно изменился наш мозг с тех пор, как люди разошлись в своём развитии с шимпанзе и другими человекообразными обезьянами.
Новое исследование, опубликованное в журнале Cell Stem Reports, показало, что почти все образцы в биобанке HipSci, который в основном хранит биоматериалы британцев и североевропейцев, имеют неандертальские гены.
«На одного человека приходится примерно от 1% до 4% генома, вероятно, полученного от неандертальцев, – поясняет он. – Если вы изучите 200 особей, то в конечном итоге вы восстановите около 20% этих неандертальских генов. Это означает, что в целом этот ресурс стволовых клеток содержит большую часть неандертальских генов, присутствующих у европейцев».
После отбора образцов команда вырастила органоиды мозга – трехмерные частички мозговой ткани размеров всего несколько миллиметров. В зачаточном виде они способны имитировать многие человеческие органы, и могут быть использованы для безопасной проверки лекарств, в частности, эта технология позволила сильно продвинуться в лечении рака.
«Исследователи, конечно, и раньше выращивали и анализировали органоиды из человеческих клеток, просто никто никогда не занимался вопросом, как будет действовать неандертальская ДНК», – говорит Кэмп.
Учёный подчёркивает, что органоиды – это не «выращенные в лаборатории мозги неандертальцев».
«Это человеческие клетки, они не неандертальские, а человеческие, в которых ДНК неандертальцев содержится естественным образом, – объясняет он. – Это совсем не похоже на Парк Юрского периода. Это больше связано с изучением механизма, чем с попыткой воссоздать что-то (что больше не существует)».
В будущем, говорит исследователь, можно будет культивировать и изучать другие части тела, чтобы понять, как неандертальские черты влияют на наши собственные. Например, цвет волос и кожи, учитывая, что уже можно генерировать органоиды кожи, которые имеют проросшие волосы. Можно вырастить органоид кишечника и посмотреть, какие наборы ферментов обрабатывают пищу, и так узнать диету неандертальцев.
В своей работе Кемп пишет, что было бы интересно получить стволовые клетки из неевропейских популяций мира, чтобы изучить ДНК, унаследованные от денисовцев – дальних азиатских родственников неандертальцев, которые внесли еще больший генетический вклад в современных людей в некоторых частях Океании. Этих реликтов нет в ДНК европейцев.
Однако, учитывая технические различия в культивировании этих клеток в разных регионах, может потребоваться по крайней мере несколько лет, чтобы метод дал интересные данные, заключил Кэмп.
