Микробиотаны көшіру бойынша жүргізілген тәжірибе ірі миы бар приматтардың бактериялары кеміргіштерде адамдардағы жоғары интеллектке жауап беретін генетикалық механизмдерді іске қоса алатынын көрсетті.

Мидың энергетикалық қажеттіліктері және эволюциялық сұрақ

Адам миы дене салмағының небәрі 2%-ын құрайды, бірақ ағзаның барлық энергиясының шамамен 20%-ын тұтынады. Эволюциялық биологияда ұзақ уақыт бойы ашық сұрақ болды: біздің ата-бабаларымыз осындай энергияны көп қажет ететін органды қалай қамтамасыз ете алды? Генетиктер бұл сұрақтың жауабы адамдағы зат алмасуды өзгерткен мутацияларда деп болжады. Алайда басқа да гипотеза болды: ішкі өзгерістер жеткіліксіз болғандықтан, приматтар энергия өндірудің бір бөлігін ішек симбионттарына — микробиотаға — тапсыра алды.

Тәжірибе: приматтардың микробиотасының тышқан миына әсері

Бұл гипотезаны тексеру үшін ғалымдар иесінің өз генетикасының әсерін жоққа шығаратын тәжірибе жүргізді. PNAS журналында жарияланған зерттеуде стерильді тышқандарға ми көлемі әртүрлі үш примат түрінің микробиотасы көшірілді: адам (ірі ми), макак (кіші ми, адамға жақын туыс), және тиін тәрізді маймыл (салыстырмалы түрде ірі ми, бірақ алыс туыс).

Тәжірибенің тазалығы үшін ғалымдар туыстық пен ми көлемі факторларын бөліп қарастырды. Жай ғана бақылау емес, функционалдық байланысты дәлелдеу үшін команда MiMeNet нейрондық желісін пайдаланды, ол тышқан миындағы 11 359 белсенді генді нақты бактериялардың метаболикалық жолдарымен салыстырды.

Талдау нәтижелері: энергетикалық гендердің белсенуі

Талдау нәтижесінде адам мен тиін тәрізді маймылдардың микробиотасы, эволюциялық қашықтыққа қарамастан, тышқан миына ұқсас әсер ететіні анықталды: олар энергия өндіруге жауапты гендерді белсендірді. Әсіресе адам микробтары тотығу фосфорлануын — жасушалық АТФ алудың ең тиімді жолын, сондай-ақ глюкоза метаболизмін күшейтті.

Ми эволюциясымен байланысы

Бұл өзгерістердің эволюциялық маңызын түсіну үшін ғалымдар тотығу фосфорлануы гендерінің экспрессия картасын адам миының эволюция барысында макакпен салыстырғанда ең көп ұлғайған аймақтарымен салыстырды. Карталар сәйкес келді: эволюция барысында ең көп өскен ми аймақтары бактериялар қамтамасыз ететін энергетикалық қолдауға ең тәуелді болып шықты.

Микробиотаның қосымша әсерлері

Сонымен қатар, «адамдық» микробиота тышқандарда жаңа нейрондық байланыстар түзуге қажетті DLG4 ақуызының түзілуін ынталандырды, бұл мидың құрылымын күрделендіруге ықпал етеді. Сондай-ақ, адам бактериялары аутизм мен СДВГ сияқты нейропсихиатриялық бұзылыстармен байланысты гендердің белсенділігін басатыны анықталды. Ал макак микробиотасы тышқандарда дененің тез өсуі мен май жиналуына ықпал етсе, ірі приматтардың микробтары ресурстарды когнитивтік функцияларды қолдауға бағыттады.

Қорытынды

Зерттеу нәтижелері ішек микробиотасының құрамы примат миымен бірге эволюцияланғанын растайды. Микробиота адам ата-бабаларына энергетикалық кедергіні еңсеріп, күрделі жүйке жүйесін дамытуға көмектесті.