Исследование, опубликованное в PNAS, показывает, что эволюционный успех Homo sapiens мог зависеть от ничтожных изменений в биохимии мозга около полумиллиона лет назад.
Два таких изменения влияют на стабильность и экспрессию фермента аденилосукцинатлиазы (ADSL), участвующего в синтезе пуринов — фундаментальных «кирпичиков» ДНК, РНК и других важных биомолекул.
«Мы получили подсказки о функциональных последствиях молекулярных изменений, которые отличают современных людей от наших предков», — говорит ведущий автор исследования доктор Сян-Чунь Цзю из Окинавского института науки и технологий.
Фермент ADSL состоит из цепочки 484 аминокислот. Вариант у Homo sapiens отличается от древнего варианта всего одной заменой: аланин в позиции 429 у предков сменился на валин у Homo sapiens. Эта замена снижает стабильность белка и повышает концентрацию его субстратов в мозге.
Исследователи измерили концентрацию субстратов SAICAr и S-Ado (красный), которые увеличиваются при снижении активности ADSL. Внизу показаны различия в аминокислотных последовательностях у современных людей, неандертальцев, денисовцев, шимпанзе и мышей. Автор: Ju et al., 2025
Эксперименты на мышах показали, что самки с «человеческой» мутацией активнее конкурировали за воду при её нехватке. Интересно, что аналогичный эффект у самцов не наблюдался.
Эта мутация отсутствует у неандертальцев и денисовцев, но есть у 97% современных людей, что указывает на её преимущество в эволюции. Более того, учёные обнаружили второй набор генетических изменений в некодирующей области гена ADSL, которые дополнительно снижают его активность в мозге.
Исследователи подчёркивают, что механизмы влияния ADSL на поведение ещё предстоит изучить.
«Поведение — сложный процесс, и нам нужно понять, как именно этот фермент участвует в обработке сенсорной информации, обучении и других когнитивных функциях», — сказал профессор Идзуми Фукунага.
Глобальное распределение вариантов генов, снижающих экспрессию ADSL. Красным цветом обозначена частота современных вариантов у людей. Поскольку каждый человек несёт две копии гена ADSL, около 97% населения сегодня имеют хотя бы одну копию современного варианта. Автор: Ju et al., 2025
Дополнительная информация: Ju, Xiang-Chun et al, The activity and expression of adenylosuccinate lyase were reduced during modern human evolution, affecting brain and behavior, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2508540122 эволюция человека, генетика, нейробиология
***
Интересно, что варианта ADSL характерного для Homo sapiens больше у азиатов, а древний вариант ADSL, характерный для неандертальцев, больше представлен у африканцев и европейцев. Это указывает на азиатское происхождение Homo sapiens и распространение современного человека из Азии.