Таємниця походження мозку розкрита: два стародавні збої в ДНК змінили хід еволюції хребетних

Нове дослідження під керівництвом Оксфордського університету, опубліковане в журналі Nature 10 червня 2026 року, розкриває, що дві стародавні повногеномні дублікації (WGD), які сталися близько 520 і 500 мільйонів років тому, були фундаментальними подіями, що зумовили еволюцію різноманітності клітин мозку в усіх хребетних . Проаналізувавши транскриптоми окремих клітин людини, миші, ящірки, міноги та ланцетника, команда розв'язала давню суперечку і показала, що саме ці рідкісні повногеномні дублікації, а не поступові дрібні дублікації генів, були головним двигуном розширення типів клітин мозку .

Ключові відкриття

• Розв'язання суперечки про походження різноманіття клітин мозку. Вчені довго сперечалися, чи збільшення типів клітин мозку сталося завдяки рідкісним повногеномним дублікаціям, чи завдяки багатьом дрібним дублікаціям окремих генів. Дослідження поставило крапку в цій дискусії, показавши, що збережені пари генів від повногеномних дублікацій — так звані «онологи» — непропорційно збагачують маркери різних типів клітин мозку та відіграють набагато помітнішу роль, ніж гени, дубліковані іншими шляхами .

• Функція онологів та розподіл предкових ролей. Більшість дублікованих генів не набули абсолютно нових функцій. Натомість вони розподілили предкові ролі генів між собою (субфункціоналізація) і були сформовані добором на дозування (dosage selection), що дозволило прадавнім типам клітин розділитися на більш спеціалізовані форми. Це добре видно на прикладі ланцетника, близького безхребетного родича хребетних: у нього ключові регуляторні гени широко активні в різних клітинах. У хребетних же дубліковані версії цих генів задіяні в різних типах клітин, допомагаючи встановити їхню унікальну клітинну ідентичність .

• Незмінний спадок через сотні мільйонів років. Старший автор, професор Себастьян Шімельд з Оксфордського університету, підсумував: «Наші дані показують, що дві події генетичного подвоєння стали фундаментом для еволюції складного мозку. Подвоюючи кожен ген у геномі, природа отримала сирий матеріал для створення нових типів клітин мозку» . Співавтор, професор Пітер Холланд, додав: «Новим клітинам мозку були потрібні нові гени. І не просто якісь гени — це були додаткові гени, породжені випадковим подвоєнням ДНК ще до того, як перші риби попливли в морі» . Дослідження показало, що онологи продовжували визначати нові типи клітин навіть у таких відносно нещодавно еволюціонованих структурах мозку, як мозочок. Це свідчить про системні ефекти, які посилювали еволюцію типів клітин мозку хребетних протягом сотень мільйонів років після самих подій подвоєння геному .

Shimeld, S. et al., Whole-genome duplication shaped cell-type evolution in the vertebrate brain, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10629-x
University of Oxford press release, "Ancient genome duplications laid the foundations of complex brains," Phys.org, June 10, 2026.
ORA record (Oxford University Research Archive), preprint abstract for Shimeld et al. (2025/2026).