Прослеживая, когда впервые появились изменения в геноме человека, исследователи обнаружили, что развитие когнитивных способностей могло привести к нашей уязвимости к психическим заболеваниям.
Модель Homo heidelbergensis, который мог быть прямым предком Homo sapiens. WHPics / Alamy
Хронология генетических изменений за миллионы лет эволюции человека показывает, что варианты, связанные с более высоким уровнем интеллекта, появлялись наиболее быстро около 500 000 лет назад, а вскоре за ними последовали мутации, которые сделали нас более подверженными психическим заболеваниям.
Результаты исследования указывают на «компромисс» в эволюции мозга между интеллектом и психиатрическими проблемами, говорит Илан Либедински из Центра нейрогеномики и когнитивных исследований в Амстердаме, Нидерланды.
«Мутации, связанные с психическими расстройствами, по-видимому, затрагивают часть генома, которая также отвечает за интеллект. Так что здесь есть совпадение», — говорит Либедински. «[Прогресс в области когнитивных способностей] мог быть достигнут ценой того, что наш мозг стал более уязвимым к психическим расстройствам».
Люди отделились от наших ближайших ныне живущих родственников — шимпанзе и бонобо — более 5 миллионов лет назад, и с тех пор размер нашего мозга утроился, при этом самый быстрый рост наблюдался за последние 2 миллиона лет.
Хотя окаменелости позволяют ученым изучать подобные изменения размеров и формы мозга, они не могут многое рассказать о том, на что был способен этот мозг.
Однако в последнее время в рамках общегеномных ассоциативных исследований ДНК многих людей изучалась с целью определить, какие мутации коррелируют с такими характеристиками, как интеллект, размер мозга, рост и различные заболевания. Тем временем другие группы исследователей анализируют конкретные аспекты мутаций, указывающие на возраст, и оценивают, когда эти варианты впервые появились.
Либедински и его коллеги впервые объединили оба метода, чтобы создать эволюционную временную шкалу генетики человеческого мозга.
«У нас нет никаких следов осознания нашими предками своего поведения и психических проблем — их невозможно найти в палеонтологических записях», — говорит он. «Мы хотели проверить, сможем ли мы создать своего рода „машину времени“ с помощью нашего генома, чтобы разобраться в этом».
Команда исследовала эволюционное происхождение 33 000 генетических вариантов, обнаруженных у современных людей и связанных с широким спектром признаков, включая структуру мозга, различные показатели когнитивных способностей и психических расстройств, а также физические и связанные со здоровьем особенности, такие как форма глаз и рак. По словам Либедински, большинство этих генетических мутаций демонстрируют лишь слабую ассоциацию с признаком. «Эти связи могут служить полезной отправной точкой, но они далеки от детерминированности».
Они обнаружили, что большинство этих генетических вариантов возникло примерно от 3 миллионов до 4000 лет назад, а взрывной рост числа новых вариантов произошел в последние 60 000 лет — примерно в то время, когда Homo sapiens совершил масштабную миграцию из Африки.
По словам Либедински, варианты, связанные с более развитыми когнитивными способностями, появились относительно недавно по сравнению с вариантами, отвечающими за другие черты. Например, варианты, связанные с подвижным интеллектом (по сути, логическим решением задач в новых ситуациях), появились в среднем около 500 000 лет назад. Это примерно на 90 000 лет позже вариантов, связанных с раком, и почти на 300 000 лет позже вариантов, связанных с метаболическими функциями и расстройствами. За этими вариантами, связанными с интеллектом, следовали варианты, связанные с психическими расстройствами, которые появились в среднем около 475 000 лет назад.
Эта тенденция повторилась примерно 300 000 лет назад, когда появились многочисленные варианты, влияющие на форму коры головного мозга – внешнего слоя, отвечающего за когнитивные функции высшего порядка. За последние 50 000 лет развилось множество вариантов, связанных с языком, а вскоре за ними последовали варианты, связанные с алкогольной зависимостью и депрессией.
«Мутации, связанные с самой базовой структурой нервной системы, возникают чуть раньше мутаций, влияющих на когнитивные способности или интеллект, что логично, ведь для появления более высокого интеллекта сначала должен развиться мозг», — говорит Либедински. «А мутация, влияющая на интеллект, возникает раньше психических расстройств, что тоже логично. Сначала нужно стать умным и обладать речью, прежде чем возникнут нарушения в этих способностях».
Даты также согласуются с доказательствами, указывающими на то, что Homo sapiens приобрел некоторые из вариаций, связанных с употреблением алкоголя и расстройствами настроения, в результате скрещивания с неандертальцами, добавляет он.
Неясно, почему эволюция не устранила вариации, предрасполагающие к психиатрическим заболеваниям, но, возможно, это связано с тем, что их эффекты незначительны и в некоторых случаях могут давать преимущества, говорит Либедински.
«Эта работа интересна, потому что она позволяет ученым пересмотреть давние вопросы эволюции человека, проверяя гипотезы конкретным образом, используя реальные данные, полученные из наших геномов», — говорит Саймон Фишер из Института психолингвистики Общества Макса Планка в Неймегене, Нидерланды.
Тем не менее, подобные исследования могут изучать только генетические участки, которые всё ещё различаются у ныне живущих людей, а это значит, что они не учитывают более древние, теперь уже универсальные изменения, которые могли быть ключевыми для нашей эволюции, добавляет Фишер. Разработка инструментов для исследования «фиксированных» участков может дать более глубокое понимание того, что действительно делает нас людьми, говорит он.
DOI коры головного мозга : 10.1093/cercor/bhaf127
Источник: www.newscientist.com
