Группа ученых из Бельгии использовала методы глубокого обучения для изучения того, как гены регулируются в клетках мозга человека и курицы. Исследование, опубликованное в журнале Science, показало, что некоторые типы клеток остаются одинаковыми на протяжении миллионов лет эволюции, в то время как другие различаются между видами.
Клетки мозга выполняют разные функции из-за сложной системы регуляторных переключателей, которые контролируют активность генов. Эти переключатели создают уникальный регуляторный код, который определяет, какие гены активируются в каждой клетке. Группа профессора Стейна Аертса использовала методы машинного обучения для анализа этих кодов и их влияния на эволюцию мозга и развитие заболеваний.
Исследователи разработали алгоритмы, которые позволяют идентифицировать консервативные и изменчивые элементы регуляторного кода в мозге млекопитающих и птиц. Они обнаружили, что некоторые типы нейронов у птиц имеют схожие регуляторные коды с глубокими слоями неокортекса у млекопитающих, что может указывать на эволюционную связь.
Эти открытия могут применяться не только в исследованиях эволюции, но и в медицине. Ученые надеются, что их модели помогут лучше понять генетические основы неврологических заболеваний, таких как болезнь Паркинсона.
В новом проекте ученые расширяют свой анализ на различные виды животных, включая рыб, оленей, ежей и капибар. Это поможет не только в изучении эволюции мозга, но и в разработке новых методов диагностики и лечения генетических нарушений.
Метка: genetics
-
Тайны эволюции: следы миллионов лет в мозге ИИ
-
Исследование 20 тысяч неизученных генов человека: проект MorPhiC
Национальные институты здравоохранения США начали большое исследование генов человека. Они хотят понять, как работают все гены в нашем теле и как они взаимодействуют друг с другом.
Современные технологии позволяют изучать генетический код человека, но многие гены до сих пор неизвестны. Ученые знают, как работают только некоторые гены, связанные с болезнями. Остальные гены, хотя и важны для жизни, остаются загадкой.
Исследователи хотят создать каталог, описывающий роль каждого гена в организме. Они будут отключать гены поочередно, чтобы увидеть, как это влияет на ткани. Это поможет лучше понять, как работает наш организм.
Гены похожи на инструкции для клеток. Они говорят им, что делать: производить белки, защищать организм, переносить кислород и многое другое. Изучение генов помогает понять, как работает наше тело и почему мы разные.
Ученые используют новые технологии, чтобы быстро изучать гены. Они собрали большую базу данных с геномами людей, чтобы найти различия и понять, как они влияют на здоровье. Есть гены, которые могут повлиять на развитие болезней, например, Альцгеймера.
Каждая клетка в организме отличается по работе генов. Они включаются и выключаются в разных органах, создавая разные ткани. Поэтому из одного генетического чертежа получаются разные части тела, такие как кости, мышцы и мозг.
Ученые будут отключать гены, чтобы понять их роль. Для этого они используют новые методы редактирования ДНК. После экспериментов они будут проверять, как изменились клетки и их функции. Это поможет лучше понять, как работают гены в нашем теле.
Также будет созданы научные центры, которые займутся обработкой данных и анализом результатов. Они разработают правила для экспериментов, чтобы все ученые могли пользоваться этой информацией. Ученые хотят понять, как гены влияют друг на друга и как это может повлиять на наше здоровье.
-
Тайны человеческого мозга через древнюю ДНК
Учёные уже много лет изучают, как взаимодействовали неандертальцы и Homo sapiens. Когда впервые нашли останки неандертальцев почти 170 лет назад, их считали примитивными. Но дополнительные исследования показали, что они делали сложные орудия, мололи зерно, использовали лекарства и, возможно, проводили ритуалы.
В 2010 году расшифровали неандертальский геном и выяснили, что они скрещивались с нашими предками. Их гены влияют на иммунную систему, аллергии, зрение, социальные навыки и другие аспекты нашего здоровья.
Изучают, как неандертальские гены влияют на мозг. Некоторые фрагменты связаны с развитием нейронов и мозжечка, который ответственен за движения и эмоции. У неандертальцев мозжечок был меньше, чем у Homo sapiens, так что их гены могут повлиять на поведение и социальные навыки человека.
Неандертальцы вымерли около 40-50 тысяч лет назад, но их гены остались у современных людей. Редкие мутации могут быть вредными и повышать риск различных заболеваний, включая аутизм и депрессию. Но иногда неандертальские гены приносят и преимущества в когнитивных способностях.
Учёные хотят узнать больше о том, как неандертальская ДНК влияет на работу генов мозга и как это влияет на интеллект и психику. Исследуют также других древних людей, например денисовцев. Понимание этих генов поможет нам лучше понять наше прошлое и разнообразие нашего здоровья. -
Генетики раскрыли секрет эволюции мозга обезьян
Ученые из Йельского университета исследовали, как генетика влияет на развитие человеческого мозга. Они изучали особые участки генома, называемые Human Accelerated Regions (HAR), которые контролируют работу генов в организме.
Раньше считали, что HAR работают по-разному у людей и шимпанзе, но исследование показало, что они влияют на одинаковые гены в обоих видах. У людей HAR регулируют работу генов, которые отвечают за развитие нейронов.
Проблема заключалась в том, что ученые не могли точно определить, на какие участки генома влияют HAR. Они были связаны только с небольшой частью генома. Но благодаря новой методике исследования удалось определить влияние HAR на почти 90% генетических переключателей.
Исследование показало, что HAR активно работают в период формирования человеческого мозга. Они также связаны с развитием некоторых неврологических заболеваний, таких как аутизм и шизофрения.
Особенно интересным оказалось то, что HAR включают и выключают определенные гены только в определенных типах клеток развивающегося мозга. Некоторые из этих генов могли сыграть ключевую роль в увеличении размера человеческого мозга по сравнению с другими приматами.