Ученые научат мышей разговаривать

Немецкие биологи при участии коллег из Великобритании и США создали мышь, несущую в себе критический для появления речи у человека ген. И хотя разговаривать мышь не начала, строение ее мозга и поведение серьезно изменились.

Ген FOXP2 известен благодаря людям, которые испытывали серьезные проблемы с речью. Медики, изучившие историю одной из семей в Великобритании, установили, что мутация этого гена приводит к нарушению способности к планированию и произнесению связанного предложения. Таким образом, был сделан вывод о том, что FOXP2 как минимум необходим для развития человеческой речи.

Исследователи из института Макса Планка решили проверить, как этот ген повлияет на развитие мозга мышей. У мышей есть своя вариация гена FOXP2, но человеческий ген немного отличается: ученые предположили, что отличия связаны с разной эволюционной историей человека и мыши.

Мыши умирали молча

Ранее биологи предпринимали попытку определить функции гена FOXP2 путем его удаления. Выяснилось, что ген относится к числу жизненно важных: мыши, у которых его не было, умирали через две недели после рождения. После этого ученые вместо удаления гена заменили его на человеческий вариант, который оказался пригодным для поддержания жизнедеятельности мыши.

Когда стало понятно, что модифицированные генными инженерами мыши умирать не собираются, ученые попытались найти следы воздействия встроенного в геном животного гена на какие-либо внутренние органы. Мыши прошли полное обследование: биологи проанализировали состав крови, измерили частоту пульса и давление, сняли кардиограмму и определили количество жировой ткани.

Отсутствие патологий вкупе с необычным поведением животных и устройством нервных клеток позволило сделать вывод о том, что выбранный исследователями ген работает прежде всего в мозге.

Поведение

Биологи провели стандартные тесты - поместив животных в различные ситуации и наблюдая за их поведением. И если обычные мыши предпочитали перемещаться быстрыми перебежками вдоль стены и исследовать отверстия и посторонние предметы, то генетически модифицированные грызуны повели себя иначе.

Они отходили от стен, медленнее перемещались от точки к точке, но проходили большее расстояние за время теста. Последнее было связано, в том числе, с тем, что около объектов, привлекших внимание обычных мышей, модифицированные грызуны задерживались в несколько раз меньше. Если на что они и тратили больше времени - так это на общение друг с другом.

Мыши заговорили басом

Сигналы, которыми обменивались животные, оказались также не такими, как у не затронутых генетическими модификациями. По сравнению с обычной мышью трансгенные грызуны из института Макса Планка «говорят» басом: частота их писка ниже, хотя и по-прежнему попадает в область неслышимого человеком ультразвука.

Мозг

Нервные клетки мышей с человеческим геном при изучении под микроскопом оказались отличными от мышиных нейронов. Их отростки, связывающие клетку с соседними нейронами, оказались длиннее обычного. Более того, нейроны такой мыши дольше хранят след, оставленный прошедшим через них сигналом: что влияет на восприятие следующих нервных импульсов.

Нейробиологи обнаружили, что мозг созданных ими мышей (напомним, что на сегодняшний день трансгенные мыши из экзотики превратились в распространенный рабочий инструмент) отличается и содержанием веществ, используемых для передачи сигналов между клетками. Эти факты, вместе с необычным строением нервных клеток, позволили исследователям предположить, что ген FOXP2 обеспечивает развитие речи за счет формирования связей между различными отделами мозга.

Связи, в свою очередь, могут отвечать за координацию сокращений мышц гортани и языка, позволяя точно синхронизировать движения и обеспечить четкое произнесение последовательности звуков. Впрочем, исследователи, опубликовавшие результаты своего труда в журнале Cell, пока осторожны с выводами. Полученные ими мыши еще будут изучаться в лабораториях более подробно.