Генетические изменения в мозге помогли Homo sapiens выиграть эволюционную гонку

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

Эволюционный успех нашего вида мог зависеть от крошечных изменений в биохимии мозга, которые произошли после отделения линии Homo sapiens от неандертальцев и денисовцев 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. Исследование, опубликованное в PNAS, показывает, что эти мутации могли повлиять на поведение современных людей.

«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. Современный вариант отличается от древнего 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.

«Этот фермент прошёл два этапа отбора, снижающих его активность. Очевидно, эволюция стремилась найти баланс: уменьшить активность достаточно для полезных эффектов, но не настолько, чтобы вызвать расстройства», — поясняет соавтор доктор Шин-Ю Ли.

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», — добавляет профессор Идзуми Фукунага.

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