Новое исследование показывает, что человеческая мышца может быть уникальной. Ученые из института Partner Шанхая вместе с командой из Германии исследовали эволюцию метаболитов – небольших молекул, таких как сахар, витамины, аминокислоты и нейротрансмиттеры, которые представляют ключевые элементы наших физиологических функций. Их исследование показало, что концентрация метаболитов быстро развивалась в течение человеческой эволюции в двух тканях: в головном мозге и, что более удивительно, в мышцах. Статья, описывающая результаты своих исследований, опубликована в журнале Neuron .
Геномы, в том числе человеческие геномы, накапливают изменения постепенно. Среди генетических изменений, которые произошли в течение человеческой эволюции, лишь немногие ответственны за подъем различных человеческих возможностей. Чтобы определить, как другие молекулы сыграли свою роль в эволюции человека, ученые начали выходить за рамки генома. Международная группа ученых во главе с доктором Khaitovich из Шанхая рассмотрели впервые эволюцию человеческого метаболома — компендиум метаболитов, присутствующих в тканях человека.
«Метаболиты являются более динамичными, чем геномы, и они могут дать нам больше информации о том, что делает нас человеком», — считает Khaitovich. «Широко известно, что человеческий мозг потребляет намного больше энергии, чем мозг других видов; нам было интересно посмотреть, какие метаболические процессы с этим связаны».
Действительно, оказалось, что в отличие от равномерно развивающейся эволюции генома, метаболом человеческого мозга развивался в четыре раза быстрее, чем у шимпанзе. Что было более удивительно, мышцы человека накопили больше метаболического изменения – в десять раз больше, чем у шимпанзе!
Чтобы исключить возможность того, что изменение просто отражает сидячий образ жизни, ученые провели дополнительные измерения у макак. Они были перемещены из просторного корпуса в маленькое помещение и их кормили жирной и сладкой пищей в течение нескольких недель, чтобы имитировать среду многих современных людей. Эти изменения образа жизни оказали только небольшое влияние на мышечный метаболом макак.
«В течение долгого времени мы были смущены метаболическими изменениями в мышцах человека», — утверждает Bozek, ведущий автор исследования, «пока мы не поняли, что другие приматы имеют, в общем, в отличие от человека огромную силу мышцы». Josep соглашается: «Это общеизвестно всем, но никогда не было протестировано на систематической основе».
Чтобы доказать свою точку зрения, в исследовании на выносливость приняли участие несколько шимпанзе, макак, студентов и даже профессиональные спортсмены. Все человеческие участники эксперимента были вытеснены приматами.
Гипотеза, предложенная учеными, была о том, что метаболические роли человеческого мозга и мускулов переплетаются.
«Наши результаты показывают, что мы сэкономили энергию для наших познавательных сил за счет слабых мышц», — резюмирует доктор Bozek. «Мир человеческих метаболомики только начинает открывать свои тайны для нас», — добавляет Giavalisco. «Такие метаболические особенности человека могут быть связаны не только с физической или когнитивной функцией, но и общими метаболическими заболеваниями человека».
Подробнее в научной статье:
Bozek K. et al. Organization and Evolution of Brain Lipidome Revealed by Large-Scale Analysis of Human, Chimpanzee, Macaque, and Mouse Tissues //Neuron. – 2015. – Т. 85. – №. 4. – С. 695-702.
