Как два древних «генетических взрыва» создали наш сложный мозг: открытие оксфордских ученых

Новое оксфордское исследование, опубликованное в журнале Nature 10 июня 2026 года, раскрывает фундаментальную роль двух древних событий — полногеномных дупликаций (WGD), произошедших примерно 520 и 500 миллионов лет назад . Проанализировав транскриптомы отдельных клеток мозга человека, мыши, ящерицы, миноги и ланцетника, команда ученых показала, что эти редкие генетические «аварии» стали главным двигателем расширения клеточного разнообразия во всем царстве позвоночных .

Ключевые выводы исследования

Разрешение спора о происхождении клеток мозга

Долгое время в науке шли дебаты: что послужило причиной взрывного разнообразия типов мозговых клеток у позвоночных — редкие полногеномные дупликации или множество мелких, локальных удвоений генов? Оксфордское исследование поставило точку в этом споре. Оказалось, что сохранившиеся пары генов от WGD, называемые «ологами», непропорционально часто служат маркерами для различных типов клеток мозга. Они играют гораздо более заметную роль в этом процессе, чем гены, удвоенные другими путями . Проще говоря, природа действовала не как ювелир, а как кузнец: не дополняла геном по крупице, а дублировала его целиком, создавая огромный резерв материала для эволюции.

Функция ологов и разделение древних ролей

Вопреки ожиданиям, большинство удвоенных генов не обзавелись кардинально новыми функциями. Вместо этого они разделили между собой обязанности предкового гена (процесс, называемый субфункционализацией) и подверглись отбору на дозировку. Это позволило древним, менее специализированным типам клеток разделиться на более узких «профессионалов». Наглядный пример — ланцетник, близкий беспозвоночный родственник позвоночных. У него ключевые регуляторные гены активны в клетках широкого профиля. У позвоночных же дублированные версии этих генов оказались «распределены» по разным типам клеток, помогая им обрести уникальную идентичность .

Непреходящее наследие через сотни миллионов лет

Старший автор исследования, профессор Себастьян Шимельд (Оксфордский университет), подвел итог: «Наши открытия показывают, что два события генетического удвоения стали основой для эволюции сложного мозга. Удвоив каждый ген в геноме, природа получила сырой материал, который можно было перепрофилировать для строительства новых типов мозговых клеток» .

Соавтор, профессор Питер Холланд, добавил яркий образ: «Для новых клеток мозга потребовались новые гены. И не просто какие-то гены — это были те самые дополнительные гены, порожденные случайным удвоением ДНК еще до того, как первая рыба поплыла в море» .

Исследование показало, что ологи продолжали участвовать в формировании новых типов клеток даже в эволюционно молодых структурах, таких как мозжечок. Это доказывает системный эффект, который усиливал эволюцию клеток мозга позвоночных на протяжении сотен миллионов лет после самих событий WGD .

---

Источники

Shimeld, S. et al., Whole-genome duplication shaped cell-type evolution in the vertebrate brain, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10629-x
Пресс-релиз Оксфордского университета, "Ancient genome duplications laid the foundations of complex brains," Phys.org, 10 июня 2026 года.
Запись в ORA (Оксфордский архив исследований), препринт-аннотация к работе Shimeld et al. (2025/2026).