Исследователи выяснили, что неандертальцы и денисовцы обладали таким же генетическим «набором» для речи, как и Homo sapiens.
Международная группа ученых под руководством Роба ДеСалле из Американского музея естественной истории провела масштабное исследование эволюции генов, связанных с речью. Анализ более чем 100 кандидатных генов у приматов, неандертальцев, денисовцев и современных людей показал резкий всплеск изменений в нейронных генах у общего предка человека.
Методология и подход
Исследователи составили список из почти тысячи генов, вовлеченных в нейронные процессы, и отфильтровали те, которые имеют как синонимичные, так и несинонимичные замены в кодирующих областях, необходимые для тестирования естественного отбора. Из этого списка, сопоставленного с данными более чем трех десятков предыдущих работ, было отобрано 119 генов-кандидатов. Для контроля использовались 54 гена, не связанных с нейронной функцией. Результаты их исследования были опубликованы в журнале Scientific reports.
Филогенетические матрицы включали последовательности 34 видов приматов, а также геномы неандертальца, денисовца и нескольких линий Homo sapiens. Анализ проводился с помощью пакетов HYPHY и DataMonkey, включая тесты aBSREL (на эпизодический отбор на ветвях), BUSTED (на генно-широкий эпизодический отбор) и RELAX (на ослабление или усиление отбора).
Ключевые результаты
Из 119 генов-кандидатов 22 показали признаки эпизодического ветвеспецифичного отбора по тесту aBSREL в кладе высших приматов, тогда как среди контрольных генов таких оказалось менее 2%. По данным ученых, четыре гена продемонстрировали эффекты в линии, ведущей к сапиенсам, неандертальцам и денисовцам: CACNA1C и MAOA — в общем предке неандертальцев и денисовцев, CACNB4 — в линии денисовцев. Ни одного случая ветвеспецифичного отбора в линии Homo sapiens не обнаружено.
Тест BUSTED выявил 21 ген с генно-широким эпизодическим отбором, что составило 19% против 5% в контроле. В общем предке шимпанзе и людей таких генов оказалось десять, в предке сапиенсов и неандертальцев с денисовцами — три гена: CACNA1A, GABRG2 и CACNA2D2. В линии неандертальцев-денисовцев нашли два таких гена, а в линии сапиенсов — один, CACNA2D2.
Синаптические сети
STRING-анализ показал, что гены, попавшие под отбор тесно связаны между собой. Ученые выделили три основные группы: гены GABA-сигнализации, гены кальциевых каналов, отвечающих за синаптическую пластичность и гены развития коры мозга. Ключевые гены у предков триады взаимодействуют вдвое активнее остальных и объединяют элементы важные для синаптической передачи.
Авторы исследования предполагают, что наблюдаемые изменения могли ускорить синаптическую обработку информации. На основе моделирования они выдвигают гипотезу. Так, если у предков синаптическая задержка составляла шесть миллисекунд, а у современных сапиенсов — пять миллисекунд, то вычислительная мощность мозга возросла на 20 процентов. Это могло стать нейрокомпьютерной основой для возникновения символического мышления и языка.
VK
OK
Telegram
Дзен