Вчені з’ясували як люди і людиноподібні мавпи втратили хвоста

Люди і людиноподібні мавпи – єдині ссавці, не мають хвоста. Зник він приблизно 25 мільйонів років тому. Не складно здогадатися, що так розпорядилася еволюція, а це значить, що відсутність хвоста наділило наших предків певними перевагами. Тобто особинам без хвоста було легше пересуватися, вони комфортніше почувалися і добре розмножувалися, в результаті чого стала домінувати безхвоста популяція. Якщо вивчати процес позбавлення від хвоста на рівні ДНК, то у предків людей і людиноподібних мавп виникла мутація, яка не дозволила рости хвоста. Але, це лише в загальних рисах, а що стосується точного генетичного механізму, що забезпечив втрату хвоста у гоміноїдів, довгий час він залишався невідомим. Однак ситуація змінилася в останні роки, коли вчені змогли розшифрувати велику кількість мавпячих геномів. Зокрема, їм вдалося навіть з’ясувати яка мутація привела до того як люди і людиноподібні мавпи втратили хвоста.

Як людина позбулася хвоста

Щоб з’ясувати причину “безхвостих”, вчені Нью-Йоркського університету провели дослідження, в ході якого порівняли ДНК дев’яти видів хвостатих мавп і шести безхвостих. В результаті увагу привернув ген TBXT. Усередині нього у безхвостих мавп, як і у людей, був виявили Alu-елемент. Правда, у інших приматів він в цьому гені теж був присутній, але розташовувався інакше. Відповідно, це наштовхнуло вчених на думку, що дана мутація позбавила мавп і людей хвоста.

Як повідомляють вчені в своїй статті, опублікованій в виданні bioRxiv, Alu-послідовності називають ще “стрибучими генами”, або транспозонами, так як вони здатні самі себе копіювати в різні ділянки ДНК.

Щоб переконатися в своєму припущенні, дослідники провели досвід на мишах. Вони модифікували геном гризунів, додавши в нього той же елемент, який виявлений в геномі людей і людиноподібних мавп. В результаті дана модифікація дійсно вплинула на хвости тварин – вони іноді виростали короткими або зовсім були відсутні.

Також вчені з’ясували, що ця ж мутація призводить до дефектів спинного мозку в результаті розщеплення хребта. Правда, дефект зустрічається не часто, приблизно у одного-двох немовлят на тисячу. Це дає вченим привід припускати, що позбавлення хвоста забезпечило людину серйозною перевагою, яке переважила шкоді від мутації. Розщеплення хребта дослідники назвали свого роду розплатою за відсутність хвоста. До слова, еволюція людини на цьому не закінчилася. Ми і зараз продовжуємо змінюватися, відповідно, наші нащадки не будуть схожі на сучасних людей.

Як виникла мутація, яка позбавила людину хвоста

Транспозони використовують певних механізмів, які працюють на молекулярному рівні, які дозволяють їм самокопіюватися в різні ділянки ДНК. Деякі з них навіть здатні кодувати білки, що забезпечують самокопіювання. Правда Alu-елементів це не стосується – вони самі не кодують білки, в результаті чого використовує для самовідтворення інші транспозони, що володіють необхідними для копіювання білками. Проте, в ході еволюції їм вдалося поширитися по геному людини. Як відзначають вчені, 10,7% від всієї ДНК людини займає Alu-послідовність. Але яку функцію вона виконує?

Коли транспозон копіює себе, він може виявитися в некодуючими ДНК. У такому випадку його поява ні до яких серйозних наслідків не призводить. Але якщо Alu елемент впроваджується в послідовність, що відповідає за кодування білка або активність гена, то наслідки виникають серйозні, які не можна упустити з поля зору. Ген може взагалі перестати виконувати свою функцію або змінити свою активність.

У приматів відразу два Alu-елемента виявилися в гені TBXT, що призвело до укорочення хвоста. Однак насправді не все так просто. Alu-елемент в геномі людини призвів до того, то білок TBXT став коротшим, ніж повинен бути. Однак у людей ембріональні клітини створюють другий такий же білок нормальної довжини. У мишей ж спочатку синтезується тільки довгий білок. Коли дослідники методом генної інженерії зробили їх TBXT білок коротким, тварини взагалі перестали виживати. Потім вчені забезпечили два варіанти білка, як у людини – довгий і короткий. У підсумку, хвіст міг бути різним – коротким, звичайним або взагалі бути відсутнім.

Звідси можна зробити висновок, що на наявність хвоста визначають ще й інші гени, крім TBXT, які теж в ході еволюції у людей і деяких мавп зазнали зміна. Що ж стосується мишей, хвости у них були різними з тієї причини, що активність генів залежить від середовища.

Наостанок нагадаю, що на думку деяких вчених, люди втратили хвіст двічі, а не один раз. Тобто спочатку наші предки позбулися м’ясистого «риб’ячого» хвоста, а потім від тонкого, кістлявого, який залишився у деяких мавп.