Удивительно затейливая генеалогия вашего мозга

Тело человека состоит примерно из 37 триллионов клеток, каждая из которых есть результат последовательных делений потомков исходной зиготы. В каждом поколении эти потомки обзаводились собственными мутациями, которые отличали их от сестринских клеток и линий, ими порождаемых. Если проанализировать все крошечные различия в ДНК разных клеток и проследить их родословную, можно реконструировать генеалогию всего тела. И обнаружить, что клеточное древо жизни куда запутаннее, чем можно было предположить.

Взять, к примеру, мозг. Вы, наверно, думаете, что соседние нейроны друг дружке близкие родственники, а отдельные области происходят от одной предковой клетки или группы клеток. Однако это не так. Американский нейрогенетик Кристофер Уолш и его коллеги выяснили, что в префронтальной коре головного мозга каждый отдельно взятый нейрон генетически ближе к клеткам сердца, чем к трем четвертям своих непосредственных соседей.

Еще в начале 1990-х Уолш проследил миграции нейронов в мозге крысы и обнаружил, что близкородственные клетки часто оказываются в совершенно разных участках коры. Теперь в его лаборатории стоят мощные машины, секвенирующие ДНК, и с их помощью можно с большой степенью точности выявлять клеточные линии человеческого мозга. Его постдок Майкл Лодато секвенировал геномы 36 отдельных нейронов из мозгов трех здоровых людей, скончавшихся от несчастных случаев, и обнаружил, что каждый из них содержит около полутора тысяч эксклюзивных мутаций. Каждый нейрон обладает уникальностью и красотой снежинки, как сказал бы Чак Паланик.

Природа этих мутаций отлична от тех, что обычно возникают, скажем, в клетках кожи или раковых клетках. Те случаются во время деления и удвоения ДНК или при бомбардировке ее ультрафиолетом или вредными молекулами. Нейроны же заполучают мутации во время простого включения генов. «Когда ДНК не используется, она упакована и отложена в сторонку, – объясняет Уолш. – Когда клетка желает задействовать ген, она разматывает ДНК и обнажает ее, что немножечко опасно, поскольку это делает ДНК более уязвимой».

Лодато также секвенировал геномы 226 нейронов из одного мозга, известного как «Мозг Б». Выяснилось, что эти клетки относятся по меньшей мере к пяти различным линиям, каждая из которых разбросана по всему мозгу. Еще более удивительно, что к этим же линиям относятся клетки из других органов того же человека – сердца, печени, легкого, поджелудочной железы.

Для того чтобы понять, как подобное могло случиться, возвратимся на несколько десятилетий в прошлое, где обладатель «Мозга Б» является не более чем шариком эмбриональных клеток в чреве матушки. Пять из них вдруг породили свои линии – те самые, что обнаружил Лодато, – и в них уже присутствуют мутации, которые отличают их друг от друга. По мере дальнейшего деления потомки этих клеток перемешивались друг с другом, а затем из них возникали всевозможные ткани. Часть этих потомков стали нейронами в тех участках мозга, откуда извлек их постдок, другие поселились в иных органах.

Такое сложное распределение появилось, вероятно, в качестве превентивной меры, чтобы тот или иной орган или его часть не пали жертвой мутации одной дефективной предковой клетки. Если бы целый участок мозга происходил от одной-единственной ранней клетки и в каком-либо важном гене у нее возникла уродская мутация, то участок этот целиком оказался бы под угрозой дисфункции. В результате может развиться неврологическое заболевание. Так, отдельные нейроны в «Мозге Б» содержали мутации, сопряженные с высоким риском шизофрении, судорожных расстройств и других немочей. Если таких клеток мало и они далеко друг от друга, последствия будут минимальными.


Текст: Виктор Ковылин. По материалам: The Atlantic
Научная статья: Science (Lodato et al., 2015)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем рады. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Несколько мифов о клеточках вашего мозга
Осьмимозг пропитан нервностью
Как наука пробралась в серую зону сознания и получила оттуда ответ


Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение