Объяснение того, что делает нас людьми, сводится всего к 80 генам

Это один из выводов амбициозного проекта, воплощенного в восьми исследованиях, пять из которых проводились под совместным руководством испанских исследователей, которые секвенировали геномы 809 приматов из 233 видов, половины существующих в мире. Результаты, опубликованные в этот четверг в спецвыпуск журнала «Наука», что-то исключительное для испанской науки, они также открывают новый способ обнаружения генетических мутаций, которые вызывают многие заболевания человека, такие как болезни сердца, наследственный рак или диабет. Точно так же результаты могут быть полезны для разработки стратегий сохранения этих животных.

«Люди — это приматы. Мы знали, что изучение наших эволюционных родственников даст нам много информации о том, как мы функционируем как организмы, в здоровом и болезненном состоянии. И эта группа исследований подтверждает это», — говорит он. Томас Маркес-Боне, исследователь ICREA в Институте эволюционной биологии (CSIC-UPF) и профессор генетики в Университете Помпеу Фабра (UPF). Он руководит исследованиями вместе с Кайлом Фартом из биотехнологической компании Illumina в США и Джеффри Роджерсом из Медицинского колледжа Бейлора (США). Над проектом работали исследователи из 24 стран.

Сравнив геном человека с геномом этого гигантского каталога приматов — до этого исследования было известно только 20, таким образом умножив имеющиеся на четыре — группа обнаружила, что половина генов, считавшихся специфически человеческими, не были обнаружены. они есть, но являются общими с одним из секвенированных видов. Таким образом, количество генов, несущих «чисто человеческие» мутации, сокращается до 80, «некоторые из них связаны с размером мозга, который является одной из характеристик, определяющих нас как людей», — говорит Маркес-Боне. Они «очень явные кандидаты, чтобы объяснить, почему мы разные».

соответствующие изменения

«Исследование уменьшает количество уникальных человеческих вариантов, но следует отметить, что геномы человека и приматов чрезвычайно велики. Дело не в том, сколько между ними различий, а в том, какие они есть», — объясняет Иво Гут, директор Национального центра геномного анализа (CNAG) в Барселоне, где 80% геномов, используемых в этих работах, имеют секвенирован. «Даже в геноме человека одно изменение из чуть более чем 3 000 000 000 оснований в нашей эталонной геномной последовательности может быть разницей между серьезным заболеванием или нет. Так обстоит дело, например, со многими из более чем 6000 известных редких заболеваний. Разница между человеком и приматом может быть обусловлена ​​всего несколькими тысячами соответствующих генетических изменений, а многие другие могут быть просто сторонними наблюдателями, которые мало что передают этой разнице», — вспоминает он.

Тем не менее, Гут подчеркивает, что то, что делает нас людьми, — это «гораздо больше, чем генетика. Если вы возьмете человека из каменного века и сравните его с современным человеком, генетика будет очень похожа, но мы не будем такими же в том, как мы ведем себя в обществе, как мы воспитываем наших детей, насколько мы эмпатичны, или как и почему. мы сражаемся друг с другом в войнах. Однако, если бы ребенок каменного века вырос в нашем нынешнем обществе, он смог бы научиться читать и писать, захотел бы пользоваться социальными сетями и смотреть телевизор, как наши дети. Наоборот, если вы возьмете примата и попытаетесь научить его говорить, у вас ничего не получится. У приматов нет правильной генетической модели для развития таких способностей, как речь.

По Маркесу-Боне, «приматы настолько близки к людям и в то же время так далеки, что они идеально подходят для обнаружения изменений, которые делают нас уникальными. Они помогут нам понять, что сделало нас другими, хотя мы никогда не узнаем, почему.

ключевые мутации

Еще один из самых интересных аспектов мегапроекта заключается в том, что эта коллекция геномов может помочь найти ключевые мутации среди сотен тысяч возможных при распространенных заболеваниях человека, таких как диабет, болезни сердца или некоторые виды рака, причины которых неизвестны. .

“В этих статьи мы впервые продемонстрировали, что наличие у примата мутации, существующей в ткани человека, может сказать нам, имеет ли она отношение к заболеванию», — говорит Маркес-Боне. Если мутация обнаруживается у большего количества приматов, чем у нас, «это указывает на то, что эволюция допустила ее в организме, очень похожем на наш, поэтому она, вероятно, не имеет вредных последствий и не может нанести вред клеточной биологии», — подчеркивает он. она. Напротив, если мутация не появляется ни у одного из 233 видов приматов, она, вероятно, является причиной заболевания.

Сравнивая геномы нечеловеческих приматов с человеческими, исследователи выявили 4,3 миллиона мутаций, которые влияют на состав аминокислот и могут изменять функцию белков. Эти мутации являются основой для сравнительных исследований с человеческими вариантами и выявления тех, которые вызывают многие заболевания. 6% распространены у приматов, поэтому они считаются потенциально доброкачественными. Это было достигнуто благодаря новому алгоритму глубокого обучения PrimateAI-3D, своего рода ChatGPT для генетики, который использует последовательность генома вместо человеческого языка.

«Этим мы ничего не вылечим, но это значительно уменьшит количество мест, где нужно смотреть на причинные мутации, вместо того, чтобы слепо изучать весь геном. Если количество учитываемых мутаций меньше, диагностика будет намного быстрее, а лечение будет лучше», — утверждает исследователь.

Специальный выпуск «Науки», который также включает в себя три другие статьи китайской команды, которая секвенировала 35 видов с одним человеком, но самого высокого качества, имеет последствия во многих областях, таких как филогенетические отношения между видами приматов. Одно из исследований показывает, что желтые бабуины западной Танзании являются первыми нечеловеческими приматами, получившими генетический вклад от трех разных линий, что может быть хорошей моделью эволюции современных людей, неандертальцев и денисовцев, которые, как известно, они тоже пересеклись.

Точно так же эта работа может иметь важное значение для сохранения этих животных, поскольку она позволит нам узнать, на что похоже генетическое здоровье наиболее угрожаемых видов в мире, что поможет решить, где и как действовать для их сохранения. Как говорит Маркес-Боне, «по сути, спасение примата — это спасение нас самих».