Высокий интеллект дался человеку не малой ценой: исследование ДНК объясняет происхождение интеллекта и психических расстройств

✦ ИИ  Этот пост, предположительно, был создан при помощи искусственного интеллекта
Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Статья | Наука и космос

В ДНК человека записана информация о его прошлом. Раньше историю людей изучали по костям и черепам, но кости не показывают, как развивались мышление и поведение.

Новый научный способ позволяет узнать, когда в ДНК появились те или иные изменения. Ученые применили его, чтобы понять историю генов, связанных с мозгом.

Каменное орудие, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Исследование показало, что изменения в ДНК, которые отвечают за ум и строение мозга, возникли очень недавно, и происходили быстрыми скачками.

Как ученые это узнали?

Для работы использовали два метода.

Первый метод определяет возраст изменений в ДНК. Ученые сравнивают ДНК многих людей и вычисляют, как давно появилось конкретное изменение, так они узнают возраст миллионов таких изменений.

Второй метод находит связь между изменениями в ДНК и чертами человека, такими как рост или склонность к болезням.

Ученые соединили эти данные. Они взяли известные изменения в ДНК, связанные с разными чертами, и определили их возраст.

Хронология появления генетических вариантов (SNP), связанных с признаками человека. A) График показывает, как часто за последние 2 миллиона лет появлялись генетические варианты, связанные с признаками человека (данные GWAS), по сравнению со всеми известными генетическими вариантами (данные HGD). B) Тот же график, но варианты, связанные с признаками, разделены на группы по их частоте встречаемости в популяции (MAF) — от самых редких до самых частых. C) Проверка точности: сравнение результатов с другим независимым набором данных (EBI Catalog) показало почти полное совпадение. D) Реальное количество вариантов, связанных с признаками, которые появлялись в каждый 20-тысячелетний период. Звездочками (*) отмечены временные отрезки, когда их число было значительно выше, чем ожидалось случайно. MAF — частота встречаемости редкого варианта гена. Цитирование: Ilan Libedinsky, Yongbin Wei, Christiaan de Leeuw, James K Rilling, Danielle Posthuma, Martijn P van den Heuvel, The emergence of genetic variants linked to brain and cognitive traits in human evolution, Cerebral Cortex, Volume 35, Issue 8, August 2025, bhaf127, https://doi.org/10.1093/cercor/bhaf127
Автор: Ilan Libedinsky et al. Источник: academic.oup.com
Два периода быстрых изменений в ДНК

Оказалось, что важные изменения в ДНК людей появлялись в два основных периода.

Первый период начался 2,9 миллиона лет назад. В это время появились первые люди рода Homo и каменные орудия.

Второй период — это последние 300 000 лет. Тогда в Африке появились Homo sapiens, которые начали расселяться по планете. Именно в это время произошли главные изменения, связанные с мозгом.

Хронология появления генов, связанных с человеческими признаками. A) На этом графике показано, насколько гены, отвечающие за разные признаки, являются эволюционно моложе (отрицательные значения, внизу) или старше (положительные значения, вверху), чем ожидалось случайно. Точки — это отдельные признаки, звезды — крупные категории признаков. Жирным шрифтом выделены признаки, чей возраст генов является наиболее статистически значимым. Цвета обозначают разные категории. B) Хронология появления генов для крупных категорий признаков. Категории, гены которых в среднем значительно моложе, включают «психиатрические», «активность» и «среда». В то же время гены, связанные с «метаболизмом» и «новообразованиями» (рак), оказались значительно старше. C) Хронология для более узких категорий. Категории с самыми молодыми генами — это «психические и поведенческие расстройства» и «основные сферы жизни». А категории, связанные с «пищеварением, метаболизмом и эндокринной системой», а также со «злокачественными новообразованиями», — самые старые. ACT: активность BMI: индекс массы тела BODY: строение тела CAR: сердечно-сосудистые CONN: соединительная ткань DER: дерматологические END: эндокринные ENVT: среда ENVL: относящиеся к окружающей среде GI: желудочно-кишечные HEM: гематологические IMM: иммунологические MET: метаболические MORT: смертность NEO: новообразования NEU: неврологические NUT: пищевые OPH: офтальмологические PSY: психиатрические REP: репродуктивные RES: респираторные SKE: скелетные SOC: социальные взаимодействия
Автор: Ilan Libedinsky et al. Источник: academic.oup.com
Самые новые гены отвечают за мозг и мышление

Когда ученые сравнили возраст разных генов, они увидели четкую закономерность. Гены, отвечающие за обмен веществ, в среднем были старыми. А гены, связанные с мозгом, — новыми.

Вот конкретные данные о времени появления изменений в ДНК:

  • Влияющие на кору мозга: 300 000 лет назад.
  • Связанные со способностью решать задачи: 500 000 лет назад.
  • Увеличивающие риск психических болезней: 475 000 лет назад.

Некоторые изменения появились еще позже. Склонность к депрессии появилась 24 000 лет назад, а к алкогольной зависимости — 40 000 лет назад.

По меркам истории это очень короткий срок.

Анализ и карта активности в мозге для эволюционно молодых генов. A) Хронология появления генов за последние 2 миллиона лет. График показывает, как много генов появлялось в разные периоды времени. B) Сравнение возраста генов по их важности. Гены, которые не терпят мутаций, то есть самые важные для выживания (LoF-intolerant), оказались значительно моложе, чем менее важные гены (LoF-tolerant). C) Хронология генов, связанных с 5 основными психическими расстройствами. Гены, связанные с шизофренией (SCZ), биполярным расстройством (BD) и болезнью Альцгеймера (AD), оказались эволюционно моложе, чем ожидалось случайно. D) Анализ самых молодых и самых старых генов. Проверка показала, что среди самых молодых генов непропорционально много тех, что связаны с интеллектом (intelligence) и площадью коры мозга (CA). Среди старых генов такой связи не обнаружено. E) За что отвечают молодые гены. Анализ показал, что половина биологических функций самых молодых генов напрямую связана с развитием мозга. Жирным шрифтом выделены процессы, связанные с мозгом. F) Карта активности молодых генов в мозге. Эти гены наиболее активны в зоне Брока (ключевой центр речи), а также в задней поясной коре (участок, важный для самосознания и памяти). G) Активность молодых генов во время мышления. Молодые гены особенно активны в участках мозга, которые работают во время выполнения когнитивных задач. Наиболее сильная связь обнаружена с задачами, связанными с языком (выделены жирным). H) Активность молодых генов до и после рождения. Молодые гены значительно более активны на пренатальных стадиях (во время внутриутробного развития), чем на постнатальных (после рождения). AD: болезнь Альцгеймера ASD: расстройство аутистического спектра BD: биполярное расстройство BV: объем мозга CA: площадь коры CT: толщина коры INT: интеллект LoF: Loss-of-Function (потеря функции гена из-за мутации) MDD: большое депрессивное расстройство Mya: миллион лет назад SCZ: шизофрения SOC: социальность
Автор: Ilan Libedinsky et al. Источник: academic.oup.com
Почему ум и болезни связаны

Возникает вопрос: почему гены ума и гены болезней появились в одно время?

Ученые считают, что развитие сложного мозга имело и обратную сторону. Те же самые изменения в ДНК, которые улучшили мышление, сделали мозг более уязвимым к некоторым заболеваниям.

События шли по порядку. Сначала в ДНК появились изменения для нервной системы. Затем — для ума. А после них — для психических болезней.

Где в мозге работают эти новые гены?

Ученые также выяснили, в каких участках мозга эти новые гены наиболее деятельны.

Больше всего они активны в той части мозга, что отвечает за речь. Также они активны в участке, который нужен для самосознания и памяти. Именно эти участки мозга сильнее всего отличают человека от других животных.

Эти гены работают еще до рождения человека, когда мозг только формируется, они создают его основную структуру.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Зарядка с подставкой или подставка с зарядкой? Обзор внешнего аккумулятора с беспроводной зарядкой GP Q05F

GP Q05F — внешний аккумулятор компании, отличающиеся чуть большей мощностью для беспроводной зарядки, а также чуть большей отдачи в проводном режиме. Отличается он, конечно же, от...

Почему в Нидерландах в древности было меньше пожаров в городах, чем в остальной Европе

Пожар — это всегда бедствие, особенно когда большая часть построек деревянные. Но в плотно застроенной жильем Европе было по-разному, например в Нидерландах в новом времени (15-18 века)...

Почему глаза северных оленей зимой становятся синими

Глаза северного оленя приспосабливаются не только к темноте, но и к смене арктических сезонов. Летом отражение из глубины глаза имеет золотисто-бирюзовый оттенок, а зимой становится...

Обзор инновационной электрической зубной щетки Laifen wave pro

Электрическая зубная щётка, которая больше похожа на гаджет из будущего, чем на привычный аксессуар для ванной комнаты. Laifen Wave Pro сочетает мощную технологию чистки, интеллектуальные настройки...

✦ ИИ  Откуда берётся голубое сияние ядерного реактора: объяснение эффекта Черенкова

Голубое сияние вокруг активной зоны — один из самых узнаваемых образов ядерной физики. Оно выглядит так, будто реактор подсвечен мощной лампой или вода приобрела необычный цвет. В...

Новые флагманы уже на пороге — какие смартфоны лучше не покупать в августе?

Август может оказаться не лучшим месяцем для покупки смартфона: уже скоро выйдут новые модели, а нынешние флагманы могут заметно подешеветь. Какие устройства лучше пока не брать?