ДНК, что мы унаследовали от наших вымерших “двоюродных братьев” — неандертальцев, могли повлиять на форму черепа и размер мозга современного человека (Homo Sapiens), сообщают авторы исследования, опубликованного в журнале Current Biology.
Homo neanderthalensis и Homo sapiens принадлежат к одному роду — Homo (Люди), но к разным видам, и, говоря образным языком являются кем-то вроде “двоюродных братьев”.
Антропологи утверждают, что эволюционные ветви неандертальцев и ранних представителей современного человека (кроманьонцев) разошлись где-то в Африке приблизительно 530 000 лет назад. Предки неандертальцев покинули “Черный континент” задолго до предков современных людей, их кости находили в Европе, на Ближнем Востоке и даже в Сибири.
Археологические находки говорят, что наши “эволюционные кузены” имели все признаки достаточно развитого ума: они могли делать копья, которые использовали для охоты на крупную дичь, носили украшения из ракушек и когтей орла, строили достаточно сложные жилища и, наконец, погребали умерших.
Примерно 30 000 лет назад наши “двоюродные братья” исчезли. И есть мнение, что к этому приложили руку представители Homo Sapiens. Некоторые ученые считают, что именно конкурентная борьба между нашими видами полностью стерла с лица земли неандертальцев. Одна из гипотез гласит, что причиной победы сапиенсов над неандертальцами была пропасть в умственном развитии между первыми и вторыми.
Изучая антропологические материалы, специалисты пришли к выводу, что Homo neanderthalensis были недостаточно умны, чтобы оказать достойное сопротивление более развитым, хитрым и изобретательным сапиенсам.
“Мозг неандертальцев был в среднем больше мозга представителей современных людей. Но по форме эти органы отличались — у наших предков он более округлый, у неандертальцев более удлиненный”, — объясняет Филипп Ганц, палеоантрополог из Института эволюционной антропологии Общества им. Макса Планка в Лейпциге (Германия). “Разная форма говорит о разном размере определенных участков этого органа. У неандертальцев был большой мозжечок и развитые подкорковые ядра, а вот лобная доля — узкая и приплюснутая — была намного менее развита, чем у наших предков. Поскольку интеллектуальные возможности зависят не только от размеров мозга, но и от его организации, сапиенсы имели преимущество”.
Ганс и группа ученых, которую он возглавляет, при помощи компьютерной томографии исследует ископаемые черепа, чтобы отследить эволюцию мозга. В ходе изучения самых старых (известных науке) черепов предков современных людей, датируемых 300 000 лет, специалисты выяснили, что у них был удлиненный мозг — более похожий на неандертальский, чем на наш.
Исследование черепов, которым насчитывается около 120 000 лет, показало, что к тому времени мозг сапиенсов начал становиться более округлым, но все еще был далек от формы современного.
Однако после этого периода в истории окаменелостей наступает пробел; следующим “костяным находкам”, которые изучали доктор Ганц и его коллеги, всего 36 000 лет. И здесь уже начинает наблюдаться отличительная округлость мозга, очень похожая на ту, что мы сегодня видим у людей современного мира.
“Черепа Homo Sapiens стали более округлыми, потому что определенные области мозга постепенно изменяли размер. Например, задняя черепная ямка, вмещающая мозжечок, и теменные кости, стала более выпуклой”, — объясняет Ганц.
Палеоантрополог и его коллеги задались вопросом, какие генетические изменения привели к таким трансформациям. Ученые поняли, что ответ нужно искать в скрещивании Homo neanderthalensis и Homo Sapiens, которое случилось, приблизительно 60 000 лет назад.
“Гены, переданные неандертальцами нашим предкам, привели к изменению размеров мозжечка и базальных ядер сапиенсов, а затем череп подстроился под новую форму мозга”, — говорит Ганц.
Вскоре после выхода из Африки, предки современных людей неоднократно сталкивались и вступали в связи со своими “эволюционными кузенами”, в результате у таких пар появлялись дети, которые унаследовали набор хромосом от каждого родителя. ДНК неандертальцев сохранялось и передавалось из поколения в поколение.
Сегодня ученым известно, что у людей, которые родились за пределами Африки, процент генов неандертальцев составляет в среднем 2,5% от общего числа генов.
“Нас интересовало, как именно гены неандертальцев повлияли на форму мозга, а также могут они и сегодня воздействовать на форму современного человеческого мозга? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо было проделать огромную работу” — рассказывает Ганц.
Команда Ганца провела через МРТ 4468 человек из Нидерландов и Германии, чтобы исследовать их ДНК на предмет “неандертальского следа”. В результате у некоторых испытуемых ученые обнаружили “специфическую генетическую активность”. После ее анализа специалисты выделили унаследованные фрагменты ДНК, которые сами по себе не являются кодирующими белки генами, но влияют на экспрессию генов, находящихся по соседств — UBR4, PHLPP1.
Первый ген необходим для создания миелиновой оболочки нервов, отвечающей за быструю передачу сигналов — без нее нейроны передают импульсы до 10 раз медленнее. Второй ген играет важную роль в делении нервных клеток и в образовании нервной ткани в так называемой “скорлупе” — базальном ядре, что находится в основании переднего мозга. Отключение UBR4 приводит к болезни микроцефалии, при которой дети рождаются с очень маленьким черепом и мозгом.
“Современные люди развили более сложные языковые способности и создали более сложные и эффективные орудия труда. Чтобы это получилось, мозг должен был научиться посылать быстрые сигналы-команды мышцам”, — объясняет профессор Саймон Фишер, соавтор исследования из Института психолингвистики Макса Планка в Нидерландах. — “Наверное не совпадение, что мозжечок и “скорлупа” являются важными частями нашего компьютера — это те самые области, которые помогли изменить форму современного человеческого мозга”.
Ученые сделали вывод, что небольшие отличия в анатомических особенностях мозга и, соответственно, в форме черепа, у людей современного мира появляются благодаря унаследованной ДНК неандертальцев — в результате ее влияния на изменения в экспрессии генов UBR4, PHLPP1.