Генетики открыли уникальный ген, отличающий человека от обезьян. О генетических отличиях человека от шимпанзе На сколько днк человека совпадает с обезьяной

"Две главных черты человека — большие размеры мозга и замедленное развитие нервной системы внутри утробы матери. Теперь нам удалось раскрыть молекулярные механизмы развития и той, и другой особенности Homo sapiens, которые, как оказалось, включаются на самых ранних стадиях развития мозга", — заявил Дэвид Хаусслер (David Haussler) из университета Калифорнии в Санта-Крузе (США).

Геномы человека и шимпанзе совпадают на 99 процентов, однако наши нервные системы развиваются совершенно по-разному и страдают от разных проблем в старости. Эти различия мешают ученым использовать приматов для изучения болезней человека и выяснить, как он приобрел способность членораздельно говорить и мыслить.

За последние годы исследователи открыли несколько сотен генов, отвечающих за развитие мозга и отличающиеся по структуре в геномах человека и шимпанзе. Однако им так и не удавалось найти те участки ДНК, которые отвечали за необычайно крупные, по сравнению с остальным телом, размеры нашего мозга. Многие нейрофизиологи и генетики подозревают, что причина разительного отличия двух видов кроется не столько в структуре генов, сколько в различиях в их активности в разных частях мозга.

Хаусслер и его коллеги смогли найти этот, как они выражаются, "Святой Грааль эволюции мозга человека", изучая структуру разных генов на первой хромосоме человека, удаление которых очень часто приводит к развитию микроцефалии, а удвоение или повреждение — к макроцефалии или тяжелым формам аутизма.

В этом участке генетического кода, как объясняют ученые, находится набор генов из семейства NOTCH2, отвечающих за развитие "заготовок" нейронов и формирование будущих тканей мозга в зародыше млекопитающих. Их структура почти не отличается в ДНК всех приматов и они, как недавно показали ученые из России, работают одинаковым образом при развитии зародыша.

Наблюдая за активностью этих участков ДНК в культурах стволовых клеток, Хаусслер и его коллеги заметили одну простую вещь, которую почему-то упустили все остальные научные коллективы. Оказалось, что в человеческих клетках работает "лишний" ген, который отсутствует или не работает в заготовках нейронов шимпанзе, горилл и других приматов.

Изучив его структуру, специалисты пришли к выводу, что ген NOTCH2NL появился в ДНК наших предков примерно три-четыре миллиона лет назад в результате серии "удачных" ошибок при копировании первой хромосомы. Первая ошибка привела к тому, что один из генов семейства NOTCH2 был частично скопирован и встроен в ДНК первых Homo. Это превратило его в "мусорный" псевдоген, не игравший никакой роли в работе организма.

Крахмал оказался главным "пособником" эволюции мозга человека Переход на диету с большим количеством крахмала и прочих высококалорийных углеводов 3 миллиона лет назад позволил мозгу наших предков начать стремительный рост и достичь современных объемов.

Вторая ошибка "починила" его поврежденные части, в результате чего в геноме протолюдей появился новый участок ДНК, радикально поменявший программу развития нервной системы, который был затем еще несколько раз скопирован в ходе последующей эволюции. Как показали опыты ученых на стволовых клетках, удаление NOTCH2NL приводит к тому, что заготовки нервных клеток начинают быстрее "взрослеть" и реже делиться.

"Одна стволовая клетка, участвующая в росте мозга, может дать жизнь двум нейронам или еще одной заготовке и одной нервной клетке. NOTCH2NL заставляет их выбирать второй вариант, что позволило нашему мозгу вырасти в объеме. Как часто происходит в истории эволюции, небольшое изменение в работе стволовых клеток привело к очень большим последствиям", — заключают эксперты.

1. У человека 23 пары хромосом, в то время как у шимпанзе 24. Учёные-эволюционисты верят, что одна из хромосом человека сформировалась из-за слияния двух маленьких хромосом шимпанзе, а не представляет собой присущие различие, являющееся результатом отдельного акта сотворения.

2. На конце каждой хромосомы расположена нить повторяющейся последовательности ДНК, которая называется теломер. У шимпанзе и других приматов насчитывается около 23 т.п.н. (1 т.п.н. равно 1000 пар гетероциклических оснований нуклеиновой кислоты) повторяющихся элементов. Люди уникальны среди всех приматов, их теломеры намного короче: длиной всего 10 т.п.н. (килооснований).

3. В то время как 18 пар хромосом "практически идентичны", хромосомы 4, 9 и 12 свидетельствуют о том, что они были "переделаны". Другими словами, гены и маркерные гены в этих хромосомах человека и шимпанзе находятся не в одинаковом порядке. Логичнее думать, что это присущее различие вследствие того, что они были сотворены отдельно, а не были "переделаны", как утверждают эволюционисты.

4. Хромосома Y (половая хромосома) особенно отличается по размеру и имеет много маркёрных генов, которые не совпадают (при выстраивании в линию) у человека и шимпанзе.

5. Учёные подготовили сравнительную генетическую карту хромосомы шимпанзе и человека, в частности 21-й хромосомы. Они наблюдали "крупные, неслучайные участки различий между двумя геномами". Ими был обнаружен ряд участков, которые "могли соответствовать инсерциям, являющимся специфическими для потомственной линии человека".

6. Размер генома шимпанзе на 10% больше, чем размер человеческого генома.

Эти виды различий обычно не учитываются при исчислении процентного сходства ДНК.

В одном из самых развёрнутых исследований по сравниванию ДНК человека и шимпанзе, исследователи сравнили более 19.8 миллионов оснований. Несмотря на то, что это число кажется большим, оно составляет менее 1% генома. Они подсчитали среднюю идентичность в 98.77% или 1.23% различий. Однако в этом исследовании, как и в других, были приняты во внимание только замены и не были учтены инсерции или делеции, как это было сделано в новом исследовании Бриттена. Замена нуклеотида – это мутация, когда одно основание (A, G, C, или T) заменяется другим. Инсерции или делеции обнаруживаются там, где при сравнении двух последовательностей отсутствуют нуклеотиды.

Замена Инсерция /делеция

Сравнение между заменой основания и инсерцией/делецией. Можно сравнить две последовательности ДНК. Если есть различие в нуклеотидах (A вместо G), то это - замена. И наоборот, если отсутствует основа, то считается, что это – инсерция/делеция. Предполагается, что нуклеотид был вставлен в одну из последовательностей, или он был удален из другой последовательности. Очень часто трудно определить, является ли различие результатом инсерции или результатом делеции. Фактически, вставки могут быть любой длины.

В исследовании Бриттена было рассмотрено 779 килооснований нуклеиновых кислот для того, чтобы тщательно изучить различия между шимпанзе и человеком. Бриттен обнаружил, что 1.4% оснований были заменены, что согласовывалось с предыдущими исследованиями (сходство 98.6%). Однако он обнаружил намного большее количество вставок. Длина большинства из них была всего лишь от 1 до 4 нуклеотидов, и в то же время было несколько нуклеотидов, длина которых составляла более 1000 пар оснований. Таким образом, инсерции и делиции добавили 3.4% дополнительных отличающихся пар оснований.

Тогда как предыдущие исследования были сосредоточены на замене оснований, они упускали самый большой вклад в генетические различия между человеком и шимпанзе. Недостающие нуклеотиды человека или шимпанзе, как оказалось, составляют количество в два раза больше, чем количество заменённых нуклеотидов. Хотя число замен приблизительно в десять раз больше, чем число вставок, количество нуклеотидов, участвующих в инсерциях и делициях намного больше. Было отмечено, что эти вставки представлены в одинаковом количестве в последовательностях человека и шимпанзе. Поэтому инсерции или делеции происходили не только у шимпанзе или только у человека, и их можно интерпретировать как внутренне присущее различие.

Будет ли эволюция подвергнута сомнению теперь, когда сходство в ДНК шимпанзе и человека снизилось с >98.5% до ~95%? Вероятно, нет. Независимо от того, опустится ли степень сходства даже ниже 90%, эволюционисты всё равно будут верить в то, что люди и обезьяны произошли от общего предка. Более того, использование процентных показателей скрывает очень важный факт. Если отличается 5% ДНК, то это соответствует 150 000 000 пар оснований ДНК, которые различны между собой!

В ряде многих исследований было показано значительное сходство ядерной ДНК и митохондриальной ДНК у современных людей. Фактически, последовательности ДНК всех людей настолько похожи, что ученые, как правило, приходят к выводу, что существует "недавнее единое происхождение всех современных людей, с общим замещением старых популяций". Честно говоря, подсчёты эволюционистами даты происхождения "самого недавнего общего предка" (СНОП), то есть "недавнего единого происхождения" привели к числу 100,000-200,000 лет назад, что по меркам креационистов не является недавним временем. Эти подсчёты основывались на сравнении с шимпанзе и предположении, что общий предок шимпанзе и человека появился приблизительно 5 миллионов лет назад. А вот исследования, которые использовали сравнения определённого поколения и генеалогические сравнения метахондриальной ДНК , указали на происхождение ещё более недавнего СНОП - 6,500 лет!

Исследование наблюдаемых мутаций в течение одного поколения указывает на более недавнего общего предка человека, чем филогенетические подсчёты, предполагающие связь между человеком и шимпанзе. Предполагается, что мутационные области являются причиной различий между этими классами. Однако в обоих случаях они полагаются на униформистские принципы, а именно, что проценты, подсчитанные в настоящем можно использовать для того, чтобы экстраполировать время событий в далекое прошлое.

Вышеупомянутые примеры демонстрируют, что заключения научных исследований могут быть разными в зависимости от того, как проводятся эти исследования. Люди и шимпанзе могут иметь 95% или >98.5% сходства в ДНК в зависимости от того, какие нуклеотиды считаются, а какие исключаются. Современный человек может иметь единого недавнего предка, который появился

Ссылки и примечания

В 1975 году Мэри-Клэр Кинг и Аллан Уилсон опубликовали в журнале «Science» статью о генетическом подобии шимпанзе и человека. Увы, эта статья чаще цитировалась для подтверждения «почти полной идентичности» шимпанзе и человека, а не для того чтобы передать ее главную мысль о том, что никто по-настоящему не понимает, как происходила макроэволюция .

Если говорить вкратце, Кинг и Уилсон сравнили аминокислотные последовательности нескольких белков шимпанзе и человека (таких как гемоглобин и миоглобин), и нашли, что последовательности либо идентичны, либо почти идентичны. Каков был их вывод? «...Последовательности полипептидов шимпанзе и человека, изученные на данный момент, в среднем идентичны более чем на 99% .»

Так по вине ленивых читателей (не дочитавших ту статью до конца) родился "Миф об 1%" генетического различия Homo sapiens и Pan troglodytes , как его позднее назвал Йон Коген в своей статье в «Science» в 2007-м.

Были и другие эксперименты, которые, казалось бы, подтверждали сходство на 98,5 %. Но это была относительная цифра, поскольку сравнение проводилось только в кодирующих частях ДНК и только среди похожих генов с «заменой единичных оснований». Не брались в рассчет «вставки-удаления» и «повторы» в ДНК, поскольку тогда не представлялось возможным их сравнить. Последующие сравнительные анализы с применением новых технологий позволили уточнить данные.

В 2002 году Рой Бриттен, сравнив «вставки-удаления», обнаружил , что они увеличивают генетическое различие еще на 4%. С тех пор мнимая «идентичность» составляла менее 95% !

Иллюстрация различия геномов, обнаруженного группой Мэттью Ханна.

В 2006 году Мэтью Ханн с коллегами установил , что, «вставки-удаления» добавляют еще больше разницы, чем определил Бриттен — а именно 6,4% (то есть 1418 генов). Итого предполагаемое совпадение уменьшилось до 92-93% .

Ну и наконец, в 2008-м, была предпринята попытка провести сравнительный анализ огромных участков «повторов»(функция которых пока не до конца ясна), в результате которой выяснилось , что абсолютное сходство между ДНК человека и шимпанзе может составлять менее 90% .

Может показаться, что разница между 98% и 95% совсем незначительна, но если учесть, что ДНК человека состоит из 3 миллиардов пар оснований, тогда разница в 3% составит 90 миллионов пар оснований ! И к тому же, как подтверждают многолетние исследования, на кардинальные различия между человеком и шимпанзе влияет разница не столько в самих генах, сколько в их экспрессии — то есть их участии в производстве белков. Тем не менее, нет ни единой причины преуменьшать разницу в последовательностях ДНК.

Справка из Википедии:

Кодирующие белок последовательности составляют менее чем 1,5 % генома. Не учитывая известные регуляторные последовательности, в человеческом геноме содержится масса объектов, которые выглядят как нечто важное, но функция которых, если она вообще существует, на текущий момент не выяснена. Фактически эти объекты занимают до 97 % всего объёма человеческого генома.

Ученым удалось полностью расшифровать геном ближайших биологических родственников человека - шимпанзе.

Геном шимпанзе насчитывает 2,8 миллиардов оснований ДНК ("букв" генетического кода), и чрезвычайно похож на геном человека. Ученые насчитали в среднем лишь по две мутации, связанных с изменениями белков, на каждый ген, а 29% генов у человека и шимпанзе абсолютно идентичны.

Лишь несколько генов, имеющихся у человека, полностью или частично подавлены у шимпанзе.

Однако сходство или различие в геном е видов - далеко не главное. Например, геном ы двух видов мышей - Mus musculus и Mus spretus - различаются между собой примерно в той же степени, что у человека и шимпанзе, однако указанные два вида мышей еще более сходны между собой.

А внешние различия между домашними собаками, как известно, могут быть колоссальны, однако их геном в среднем сходен на 99,85%. Так что в эволюционном смысл е большинство различий между шимпанзе и людьми не приносят видам ни преимуществ, ни недостатков, поясняют ученые.

Поэтому главный вызов для ученых - отыскать именно те генетические изменения, которые привели к ныне наблюдаемым различиям у двух видов после их разделения 5-8 миллионов лет назад. Пока никаких явных улик найти не удалось, хотя и опознаны некоторые кандидаты.

Ученые, в частности, сравнили 13454 гена в поисках признаков быстрой эволюции. Между собой сравнивалось количество мутаций, изменяющих одну "букву", и количество "молчащих" мутаций, не оказывающих никакого эффекта вовсе. Таковые возможны, поскольку большинство аминокислот кодируются более чем тремя буквами ДНК.

Сравнение двух типов ДНК позволило специалистам выявить гены, изменения которых связаны с естественным отбором, с учетом среднего количества мутаций. 585 генов, изученных в ходе этого исследования, - многие из которых связаны с иммунными и репродуктивными системами, - имели больше белковых мутаций, чем "молчащие" гены. Их и будут исследовать в надежде найти ключ к различиям шимпанзе и человека.

Шимпанзе "расскажут" о людях

Последовательность геном а шимпанзе, которая состоит из 2,8 миллиардов пар оснований, не только расскажет многое о шимпанзе, но и о нас - людях, считают исследователи. Собственно, сопоставление геном ов и есть главная цель этого исследования, которое "расшифровкой шимпанзе" далеко не заканчивается.

Саймон Фишер из Оксфордского уточнил, что "самой трудной задачей на будущее является выявление тех крошечных различий, благодаря которым сформировались уникальные человеческие черты, такие, как язык человека".

Гены считывания генетической информации – молекулы, которые регулируют активность других генов и играют важнейшую роль в развитии эмбриона – также более развиты в организме человека, по сравнению с шимпанзе.

У шимпанзе нет трех важных генов, которые связаны с развитием воспалительного процесса при реакции человеческого организма на болезнь, и этим можно объяснить разницу, существующую между иммунными системами человека и шимпанзе, поясняют ученые. С другой стороны, люди утратили ген энзима, который может защитить от болезни Альцгеймера.

Пока ученые уверены, что самая большая разница между генами человека и шимпанзе находится в хромосоме, определяющей сексуальное поведение самцов. В этой хромосоме некоторые гены у шимпанзе за 6 млн лет подверглись мутации и утратили свою активность, в то время как у человека в этой хромосоме сохранились 27 активных видов генов. Вероятно, в организме человека существует механизм "восстановления" утрачивающих активность таких генов, чего нет у шимпанзе.

ДНК шимпанзе и человека идентичны на 96% Клив Куксон
Первое детальное сравнение генов человека и шимпанзе показало, что цепочка ДНК у них идентична на 96%. Но есть и существенные различия, особенно в генах, отвечающих за сексуальное поведение, развитие мозга, иммунитет и обоняние.
В четверг в журнале Nature международный научный консорциум опубликовал результаты исследования геном а шимпанзе – животного, которое имеет наибольшее сходство с homo sapiens. Шимпанзе стал четвертым млекопитающим, геном которого полностью расшифровали ученые, после геном а мыши, крысы и человека.

Часть научного анализа трех миллионов химических символов генетического кода шимпанзе посвящена его удивительному сходству с геном ом человека. Спустя 6 млн лет независимой эволюции разница между шимпанзе и человеком в 10 раз больше, чем разница между двумя людьми, не находящимися в родстве, и в 10 раз меньше, чем различия, существующие между крысами и мышами.

Но большинство ученых сосредоточивают внимание на различиях между генами шимпанзе и человека. Саймон Фишер из Оксфордского университета говорит о том, что "самой трудной задачей на будущее является выявление тех крошечных различий, благодаря которым сформировались уникальные человеческие черты, такие, как язык человека".

Предварительные результаты исследований показали, что мозг человека отличается своим большим объемом и сложным устройством главным образом благодаря тому, что существующие в человеческом организме гены вырабатывают протеин именно тогда, когда мозг человека увеличивается в объеме, в период внутриутробного развития человеческого зародыша и в младенчестве. Гены считывания генетической информации – молекулы, которые регулируют активность других генов и играют важнейшую роль в развитии эмбриона – также более развиты в организме человека, по сравнению с шимпанзе.

У шимпанзе нет трех важных генов, которые связаны с развитием воспалительного процесса при реакции человеческого организма на болезнь, и этим можно объяснить разницу, существующую между иммунными системами человека и шимпанзе. С другой стороны, люди утратили ген энзима, который может защитить от болезни Альцгеймера.

Самая большая разница между генами человека и шимпанзе находится в хромосоме, определяющей сексуальное поведение самцов. В этой хромосоме некоторые гены у шимпанзе за 6 млн лет подверглись мутации и утратили свою активность, в то время как у человека в этой хромосоме сохранились 27 активных видов генов. Вероятно, в организме человека существует механизм "восстановления" утрачивающих активность таких генов, чего нет у шимпанзе.

Дэвид Пейдж из Института биомедицинских исследований в Уайтхеде предполагает, что такую разницу можно объяснить особенностями сексуального поведения людей и шимпанзе. У приматов есть множество сексуальных партнеров, поэтому в развитии генов большее значение имеют гены, связанные с производством спермы, в то время как у людей, в большинстве своем придерживающихся моногамии, идет развитие и ряда других генов.

Анонсы новостей - что это?

Моделирование нейронных сетей мозга
Послойное моделирование нейронных сетей с индивидуальными периодами развития: .
22-12-2019г.

Политика в США и западного мира на всех уровнях основана на лжи
Несколько статей, позволяющих сделать обоснованное утверждение: .
01-11-2019г.

Слава и первая смерть
Футуристическая фантастика: .
27-07-2019г.

Почему артисты становятся президентами
Про то, как опытные журналюги, блоггеры и артисты используют свои навыки для вранья в пользу своих представлений и активно продвигают это вранье методами изощренной, давно отрепетированной риторики.
: .
26-06-2019г.

Особенности понимания схемотехнических систем
В чем заключаются основные причины современного недопонимания функций адаптивных уровней эволюционного развития мозга: