Почему у человека такой большой и энергетически прожорливый мозг — один из главных вопросов эволюционной биологии

Почему у человека такой большой и энергетически прожорливый мозг — один из главных вопросов эволюционной биологии. Среди приматов именно мы обладаем самым крупным мозгом относительно массы тела, но до сих пор было неясно, какие биологические механизмы сделали это возможным. Новое исследование Северо-Западного университета добавляет к этому уравнению неожиданный компонент — микробов кишечника.

Речь идёт не просто о влиянии микробиома на здоровье или настроение. Учёные показали, что кишечные бактерии напрямую участвуют в формировании того, как работает мозг, и что эти эффекты различаются у видов с большим и маленьким мозгом. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences и стала первым прямым экспериментальным подтверждением роли микробиома в эволюции мозга приматов

Ранее лаборатория биологического антрополога Кэти Амато уже обнаружила, что микробы приматов с крупным мозгом, попадая в организм мышей, начинают вырабатывать больше метаболической энергии. Это важно, потому что большой мозг — чрезвычайно дорогой орган: он потребляет до 20% всей энергии тела. В новом исследовании команда решила проверить, меняется ли при этом сама работа мозга.

Для этого мышам, выращенным без собственных микробов, пересадили микробиом трёх видов приматов: человека и беличьей обезьяны с крупным мозгом и макаки с относительно маленьким. Через восемь недель исследователи сравнили активность генов в мозге этих животных и обнаружили, что микробы буквально перепрограммировали их нервную систему. У мышей с «крупномозговым» микробиомом была усилена экспрессия генов, связанных с энергетическим обменом и синаптической пластичностью — биологической основой обучения и памяти. У мышей с микробами макак эти процессы были заметно слабее

Самое поразительное заключалось в том, что эти паттерны почти совпали с тем, что известно о настоящих мозгах людей и макак. Иными словами, микробы смогли сделать мозг мыши функционально похожим на мозг того примата, от которого они были получены.

Дополнительный слой открытий оказался ещё более неожиданным. В мозге мышей с микробиомом макак были активированы гены, связанные с СДВГ, аутизмом, биполярным расстройством и шизофренией. Это не означает, что бактерии напрямую «вызывают» эти состояния, но указывает на то, что микробиом в критические периоды развития может менять траекторию работы нервной системы

В эволюционном контексте это означает, что рост мозга у человека был не только вопросом генов и питания, но и вопросом правильных микробных сообществ. Те бактерии, которые сопровождали наших предков, могли создавать энергетические и молекулярные условия, позволяющие мозгу становиться всё больше и сложнее. Теперь становится ясно, что история человеческого разума — это не только история нейронов, но и история микробов, которые жили внутри нас.

PNAS (https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2426232122)

Источник: www.pnas.org

Комментарии: