По-неандертальски больно — uzkinobiz.ru
Распространённость варианта SCN9A со всеми 3-мя подменами, по данным проекта «1000 геномов» и Биобанка Англии.
Спецы во главе с «папой палеогенетики» Сванте Паабо узнали, что неандертальский вариант гена SCN9A, отвечающего за передачу болезненных чувств в мозг (центральный отдел нервной системы животных, обычно расположенный в головном отделе тела и представляющий собой компактное скопление нервных клеток и их отростков), содержал три мутации. Современные англичане, унаследовавшие этот вариант гена, больше подвержены боли (переживание, связанное с истинным или потенциальным повреждением ткани), чем остальные.
Ген SCN9A шифрует белок Nav1.7, натриево-ионный канал, который работает в окончаниях чувствительных к боли (переживание, связанное с истинным или потенциальным повреждением ткани) нервишек и, по-видимому, играет критичную роль в развитии болевых чувств. Это собственного рода «ручка регулировки громкости, управляющая усилением боли (переживание, связанное с истинным или потенциальным повреждением ткани) в нервных (орган животного, служащий для передачи в мозг важной для организма информаци) волокнах», — гласит шведский генетик Хьюго Зеберг — соавтор исследования. Мутации SCN9A приводят как к завышенной, так и к ослабленной болезненной чувствительности. Показано, что люди с редчайшей мутацией, инактивировавшей ген SCN9A, нечувствительны к боли (переживание, связанное с истинным или потенциальным повреждением ткани) — они способны ходить по углям и тихо втыкать иголки в конечности, а травмы ног замечают, лишь когда начинают хромать.
Почему этот ген привлёк внимание палеогенетиков? Дело в том, что в основном неандертальские варианты генов различаются от генов современного человека единичными мутациями, затрагивающими их функцию. Ген SCN9A увлекателен тем, что у неандертальцев он содержит целых три аминокислотные подмены (M932L, V991L и D1908G), причём в гомозиготном виде во всех трёх узнаваемых неандертальских геномах. При всем этом вариант, обычный для современных людей, совпадает с шимпанзиным и с вариациями остальных обезьян. Это означает, что все три мутации появились в неандертальской полосы и по каким-то причинам закрепились у наших вымерших родственников.
Какой эффект таковая композиция обязана вызывать? Чтоб ответить на этот вопросец, исследователи синтезировали неандертальские и сапиентные варианты гена и ввели в икру шпорцевой лягушки — модельный объект, нужный при исследовании белков, контролирующих нервные (относящиеся к пучкам нервов) импульсы. Неандертальский вариант белка Nav1.7 оказался наиболее активным, а это могло означать пониженный болевой порог. Но какая из мутаций приводит к такому эффекту, ведь их три? Создатели исследования проверили таковым же образом три варианта гена, содержащие каждую из аминокислотных замен по-отдельности, но ни одна из их не влияла на активность ионного канала. Возможно, дело в композиции замен? Оказалось, что к сдвигу в активности белка приводит лишь сочетание V991L + D1908G. Подмена же M932L не давала видимых эффектов. Любопытно что D1908G встречается в гомозиготном виде и у денисовца (в отличие от 2-ух остальных). Означает, мутация произошла у общего предка неандертальцев и денисовцев, но эффект проявился только в неандертальской полосы, где произошла доборная мутация V991L.
Не остановившись на этом, исследователи протестировали варианты гена SCN9A в эмбриональных клеточках человечьих почек, и получили схожий «возбуждающий» эффект.
Любопытно, а у современных людей эти мутации встречаются? Поиск по базе данных «Тыща геномов» (вопреки наименованию, в ней уже 2,5 тыс. геномов) не отдал ни 1-го результата ни в Африке, ни в Европе. Зато все три мутации встречаются в Азии и обеих Америках, причём в Америке с серьезной частотой (D1908G — до 53%), а M932L и V991L — ещё и в сильном сцеплении друг с другом. Как эти варианты попали к людям? Может, достались от общего предка с неандертальцами? Но оценив размер архаичных (другими словами содержащих огромное количество неандертальских аллелей) фрагментов ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов), на которых размещены все три подмены в гене SCN9A, исследователи заключили, что фрагменты очень длинноватые, и быстрее всего перебежали к сапиенсам в итоге смешения с архаичными гомининами.
Осталось проверить, какой эффект неандертальские подмены в гене SCN9A вызывают у современного человека — уже не в пробирке, а «живьём». К счастью, и для такового исследования есть база данных — это Биобанк Англии, в котором содержатся как генетические данные, так и свойства фенотипов (другими словами личные индивидуальности) полумиллиона людей. Для исследования употребляли информацию о 362 тыс. англичан. В базе данных содержатся ответы этих людей на 19 вопросцев, касающихся их болевых чувств.
Выше говорилось, что в «1000 геномов» неандертальские варианты не нашлись ни у 1-го европейца. Но в наиболее широком Биобанке Англии такие носители есть, в том числе даже 1327 человек, владеющих сходу всеми 3-мя мутациями — правда, в гетерозиготной форме. Оказалось, что эти «счастливчики» испытывали некие формы боли (переживание, связанное с истинным или потенциальным повреждением ткани) почаще (в среднем на 7%), чем остальные люди. Причём это касалось носителей всего набора — те, кому досталась лишь одна либо две подмены, не отличались от других участников исследования.
Чувствительность к боли (переживание, связанное с истинным или потенциальным повреждением ткани) носителей всех трёх аминокислотных замен (M932L+V991L+D1908G) и различных их композиций.
Можно только гадать, каким был бы эффект от такого же набора мутаций, но в гомозиготном виде — как у неандертальцев.
Любопытно вот что: учёным уже известны две остальные мутации в гене SCN9A, которые, согласно предшествующим исследованиям, тоже соединены с завышенной чувствительностью к боли (переживание, связанное с истинным или потенциальным повреждением ткани). Но судя по статистике Биобанка Англии, никто из носителей этих вариантов не мучается от нередких болей. Означает, эффект от этих мутаций, если и есть, слабее, чем от неандертальских вариантов.
Нужно сказать, что белок Nav1.7 работает в различных типах клеток, к примеру, обонятельных нейронах, потому неандертальские подмены могли влиять и на какие-то еще свойства, кроме чувствительности к боли (переживание, связанное с истинным или потенциальным повреждением ткани). Не считая того, болевые чувства зависят от огромного количества причин, регулируются на уровне спинного и мозга. Потому недозволено прямо-таки утверждать, что неандертальцы выглядели «болезненными недотрогами» по сопоставлению с нами. Не считая того, неандертальские варианты оказывают только маленькое воздействие на работу белка Nav1.7.
«Это красивая работа, поэтому что она указывает, как детали физиологии (Физиология от греч. — природа и греч. — знание — наука о сущности живого) неандертальца можно реконструировать, изучая современных людей, — гласит Седрик Бекс, невролог из Каталонского института углубленных исследовательских работ в Барселоне, Испания. В исследовании 2019 года Бокс нашел три остальных белка, участвующих в восприятии боли (переживание, связанное с истинным или потенциальным повреждением ткани), которые различаются у современных людей и неандертальцев. Может быть, такие индивидуальности указывают на различия в стойкости к наружным действиям меж 2-мя видами? С иной стороны, для чего бы неандертальцам быть наиболее чувствительными к боли (переживание, связанное с истинным или потенциальным повреждением ткани)? Неясно, какие причины могли содействовать распространению этих мутаций — а ведь такие причины должны существовать, по другому почему бы мутациям встречаться во всех трёх узнаваемых геномах неандертальцев, да к тому же в гомозиготе? Сванте Паабо желает разобраться как с сиим вопросцем, так и с иными, связанными с физиологией (Физиологию традиционно делят на физиологию растений и физиологию человека и животных) старых людей, и угрожает секвенировать для этого геномы 100 неандертальцев. Хорошая задача!