Мыши с человеческим языком

Грызуны – любимый объект для генетических исследований.
На снимке: фрагмент рекламы из журнала Nature

Речь идет о переносе мышам человеческой копии гена FOX Р2, который на научном сленге называют «геном речи». Он был открыт в конце 90-х у членов большой лондонской семьи, испытывающих трудности в произношении и грамматике. Мутантный ген был также найден у одного мальчика с теми же проблемами, что позволило обнаружить еще одну мутацию в гене речи.

Выяснилось, что на эволюционном пути от мышей до человека в гене произошло три изменения, последнее из которых приходится на время, когда наши предки отделились от предков нынешних шимпанзе. Ученые, ведущие расшифровку генома неандертальца, выявили, что у последнего была уже современная форма гена FOX Р2, поэтому вполне возможно, что древние жители долины Неандер могли говорить.

Указанный ген принадлежит большому семейству генов, кодирующих так называемый «вильчатый» белок (Forkhead). Один из членов этого семейства, ген FОХ О, участвует в регуляции генов, предупреждающих старение клеток. Отсюда понятен тот интерес, который вызвало сделанное несколько лет назад обещание сотрудников Лейпцигского института эволюционной антропологии Макса Планка заменить мышиный ген FОХ О человеческой копией. И вот, наконец, цель достигнута, о чем пишет Вольфганг Энард в статье, опубликованной журналом Сеll.

Ген показывает свою активность (экспрессию) уже на самых ранних стадиях эмбрионального развития зародыша, и его «выключение» приводит к гибели новорожденных мышат. Изучение работы 300 мышиных генов показало, что человеческая копия прекрасно «заместила» мышиную в самых разных тканях, в том числе и в мозге. Исследование коры не выявило каких-то особенностей в подкорковых узлах (ганглиях), участвующих в регуляции тонких мышечных сокращений. Нервные клетки имели более разветвленные отростки и увеличенное число контактов (синапсов).

В то же время у «гуманизированных» мышей особые клетки вырабатывали меньше допамина. У человека допамин вырабатывается клетками знаменитой «черной субстанции» – Substantia nigra, – после чего по отросткам доставляется к нейронам указанных подкорковых ганглиев. Хорошо известно, что дефицит допамина приводит к развитию болезни Паркинсона, характеризующейся нарушением движений (появлением дрожательного тремора).

Известно также, что мыши при контактах издают писк в ультразвуковом диапазоне. Мышата с человеческим геном пищали «басом», то есть издавали писк более низкой частоты. Пока непонятно, что это значит и какое отношение имеет к развитию человеческого языка. Тем не менее доктор Энард уверен, что перенос человеческих копий в геном мышей представляет собой единственный способ понять, чем же мы на самом деле отличаемся от братьев меньших шимпанзе.

В настоящее время специалисты в области биоинформатики насчитали около 20 млн. различий в геномах человека и шимпанзе, однако большинство из них случайно и никак себя физически не проявляет. Поэтому на мышей вся надежда, если мы хотим понять, какие изменения в ДНК привели наших предков к тому, что мы есть сегодня.

Но у данной проблемы есть и другой не менее важный аспект. В большинстве случаев мы далеко еще не понимаем функции своих собственных генов, мутации многих из которых приводят ко всякого рода расстройствам и заболеваниям. «Гуманизация» ген-модифицированных мышей позволит быстрее решить задачу определения «формата действия» самых разных генов, что создаст реальные перспективы дальнейшего развития биомедицинских исследований.