Гены, которые почувствовали стремление людей одомашнить самих себя, управляют зародышевыми стволовыми клетками, управляющими развитием черепа.

Человек одомашнил не только собак, коров, кошек и прочих животных, он ещё и сам себя одомашнил – во всяком случае, есть такая гипотеза, о которой мы писали в прошлом году. Одомашнивание сопровождается целым набором изменений: у взрослых особей сохраняются ювенильные, или детские черты (вроде висячих ушей), сглаживаются различия между полами, уменьшается размер черепа и т. д., и, наверное, самое главное происходит в нервной системе – одомашненные животные более послушны, менее агрессивны, менее пугливы, лучше понимают человека и лучше идут на контакт.

Череп человека современного вида (Homo sapiens; слева) и неандертальца (Homo neanderthalensis; справа). )(Фото: Wikimedia Commons / DrMike Baxter)

Люди, с одной стороны, как никто склонны к социальным контактам и общению друг с другом. Характер наших предков мы можем себе только воображать, но, с другой стороны, если сравнить внешний облик современных людей с неандертальцами, то мы заметим, что у современных людей телосложение менее массивное, черты лица, если сравнить с реконструированными физиономиями неандертальцев, у нас более тонкие и изящные, и череп в целом меньше. Наконец, нынешние методы чтения ДНК из древних костей позволяет сделать вывод, что многие генетические особенности, которые отличают нас от неандертальцев, очень похожи на генетические особенности, которые отличают домашних животных от диких «аналогов».

В новой статье в Science Advances сотрудники Барселонского университета – те самые, которые нашли генетические следы одомашнивания в ДНК людей – вместе с коллегами из Миланского университета и других научных центров приводят ещё одно доказательство самоодомашнивания человека, на этот раз доказательство экспериментальное.

Авторы работы обратились к молекулярно-клеточным механизмам, которые срабатывают во время индивидуального развития и благодаря которым формируются признаки одомашнивания. У всех млекопитающих на ранних стадиях эмбрионального развития в зародыше появляется структура, которая называется нервный гребень. Стволовые клетки нервного гребня мигрируют очень далеко по телу эмбриона, и при этом они способны создавать самые разные структуры, от хрящей лицевого отдела черепа и пигментных клеток кожи до оболочек мозга.

Известно, что у домашних животных стволовых клеток определённого типа в нервном гребне меньше, чем у диких животных – а отсюда происходят и все особенности  развития, которые потом мы наблюдаем в готовом виде у взрослых особей. Устройство нервного гребня у зародышей зависит от генов, среди которых один из самых важных – это ген BAZ1B. Он кодирует фермент, регулирующий упаковку ДНК, и, соответственно, через её упаковку белок BAZ1B влияет на работу множества других генов.

Как проверить, влияет ли BAZ1B на формирование характерных «домашних» черт лица и черепа у людей? Исследователи использовали клетки, взятые у людей с синдромом Уильямса. Больные с синдромом Уильямса умственно неразвиты, но при этом они крайне дружелюбны, послушны, доверчивы и общительны. Из-за характерных внешних признаков синдром Уильямса называют ещё синдромом «лица эльфа» (только тут имеется в виду то, как обычно изображают фольклорных эльфов, то есть в виде маленьких летающих и слегка уродливых человечков, а не монументальных персонажей Толкиена). Иными словами, синдром Уильямса похож на одомашнивание, которое зашло слишком далеко. Синдром связан с аномалиями в развитии нервного гребня у зародыша, возникает из-за хромосомных дефектов, и один из генов, который затронут хромосомными дефектами – это как раз BAZ1B: если обычно у людей в геноме есть две копии BAZ1B, то у больных синдромом Уильямса одной копии не хватает.

Для эксперимента клетки кожи взрослых людей превращали в стволовые, которые затем становились как бы стволовыми клетками нервного гребня. Кроме клеток, принадлежащих людям с синдромом Уильямса, в опытах «участвовали» клетки обычных людей и тех, у кого в геноме было не две копии BAZ1B, а больше. В каждом виде клеток активность самого BAZ1B уменьшали или увеличивали, чтобы понять, как это скажется на активности других генов.

В результате удалось определить несколько сотен генов, которые зависели от BAZ1B и про которые было известно, что они управляют формированием черепа в целом и его лицевого отдела в частности. Подавляя активность BAZ1B, можно было спровоцировать такие молекулярно-генетические последствия, которые явно должны были дать внешность синдрома Уильямса.

Потом эти гены, которые подчиняются BAZ1B и которые управляют развитием черепа, сравнили с такими же генами неандертальцев и денисовского человека – и оказалось, что «черепно-лицевые» гены современных людей накопили достаточно много мутаций. То, что эти мутации сохранились, говорит о том, что они давали преимущество при естественном отборе; а то, что похожие гены несут мутации у животных, говорит о том, что отбор шёл в сторону одомашнивания.

Стоит ещё раз подчеркнуть, что ген BAZ1B был использован лишь как инструмент, чтобы выявить гены, которые могли почувствовать самоодомашнивание, и чтобы потом сравнить их с генами двух древних «диких» людей. Хотя синдром «лица эльфа» и похож на избыточное одомашнивание, у человека «домашние» признаки возникли, очевидно, не за счёт манипуляций с BAZ1B, а за счет мутаций в подведомственных ему генах – такие мутации, вероятно, помогли провести более тонкую настройку одомашненности. И хотя речь в данном случае идёт только об анатомических особенностях черепа, вполне возможно, что и прочие гены, от которых зависит и телосложение, и особенности мозга, испытали такое же действие одомашнивающего отбора, устроенного человеком для самого себя.