Кишечник человека эволюционирует быстрее, чем у других млекопитающих

Анализ эволюционной динамики развивающегося эпителия кишечника человека. A-B, Тепловая карта, показывающая основные маркеры клеточных классов (A) и типов (B) развивающегося кишечника человека. C, Точечная диаграмма, выделяющая маркеры типов эпителиальных клеток кишечника. D, График распределения среднего нормализованного соотношения dN/dS по клеточным классам. E, Графики распределения среднего соотношения dN/dS по типам клеток. F, Линейная регрессия специфичности экспрессии типа клеток (Tau) в ответ на аминокислотную замену (логарифмированное dN/dS с псевдосчетом для избежания бесконечных значений) маркеров каждого типа эпителиальных клеток плюс класс эпителиальных клеток. G, Плотностная диаграмма рассеяния, показывающая взаимосвязь специфичности экспрессии типа клеток (Tau) и dN/dS для генов, обогащенных типами клеток и общих для эпителия. H, Анализ обогащения онтологии генов для универсально экспрессируемых генов эпителия с низкими показателями dN/dS. Автор: Science (2025). DOI: 10.1126/science.adr8628

Международная группа исследователей обнаружила, что человеческий кишечник является местом быстрых эволюционных изменений, демонстрируя недавние и важные отклонения от других млекопитающих, включая наших ближайших родственников — шимпанзе.

Под руководством Грея Кэмпа (Roche Innovation Center, Базель, Швейцария), Джейсона Спенса (Мичиганский университет) и Крейга Лоу (Университет Дьюка) команда использовала стволовые клетки для создания кишечных органоидов человека, шимпанзе и мыши — миниатюрных моделей кишечника, которые позволили получить беспрецедентное представление о развитии тонкой кишки.

Исследование было опубликовано в журнале Science.

Применяя метод секвенирования РНК отдельных клеток для сравнения типов клеток у разных видов, учёные выявили, что каждый тип клеток эпителия (слизистой оболочки кишечника) имеет уникально экспрессируемые и регулируемые гены.

Гены эпителия человеческого кишечника показали признаки недавних эволюционных изменений, включая ген фермента, ответственного за переваривание лактозы в молоке, а также различия в экспрессии генов, связанных с иммунитетом, метаболизмом липидов и абсорбцией холестерина.

В частности, группа обнаружила, что энтероциты — клетки, специализирующиеся на усвоении питательных веществ и барьерной функции, — у человека эволюционировали особенно быстро. Авторы подчеркивают важность этого открытия, так как области человеческого генома с быстрыми изменениями влияют на риск заболеваний и связаны с метаболическими и желудочно-кишечными расстройствами.

Исследование проливает свет на ранее неизвестные человеческие аллели в кишечнике и то, как они могли подготовить человеческий кишечник к более эффективному усвоению питательных веществ.

Среди соавторов работы: Цяньхуэй Ю, Умут Килик, Стефано Секкиа, Лукас Адам, Ю-Хвай Цай, Кристиана Фаучи, Джаспер Янссен, Чарли Дж. Чайлдс, Кэтрин Д. Уолтон, Рубен Лопес-Сандовал, Анджелин Ву, Марина Альмато Беллависта, Ша Хуан, Кален А. Штайнер, Янник Тром, Майкл Джеймс Бойл, Чжисун Хэ, Йооп Боймер и Барбара Тройтляйн.

Дополнительная информация: Qianhui Yu et al, Recent evolution of the developing human intestine affects metabolic and barrier functions, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adr8628

Источник: University of Michigan