Но новое исследование предполагает, что человеческие мышцы могут быть столь же уникальными. Ученые из Шанхайского партнерского института компьютерной биологии CAS-MPG вместе с командами из немецкого института Макса Планка исследовали эволюцию метаболитов — небольших молекул, таких как сахар, витамины, аминокислоты и нейротрансмиттеры, которые представляют ключевые элементы наших физиологических функций. Их исследование показало, что концентрации метаболитов быстро менялись в ходе эволюции человека в двух тканях: в головном мозге и, что более удивительно, в мышцах. Статья с описанием их результатов будет опубликована 27 мая в журнале открытого доступа PLOS Biology.
В геномах, в том числе в геноме человека, со временем постоянно накапливаются изменения. Среди генетических изменений, произошедших в ходе эволюции человека, лишь немногие могут быть ответственны за появление отличительных черт человека. Чтобы определить, какие другие молекулы сыграли роль в эволюции человека, ученые начали смотреть за пределы генома.
Международная группа ученых во главе с доктором Филиппом Хаитовичем из Шанхая впервые исследовала эволюцию метаболома человека — сборника метаболитов, присутствующих в тканях человека. «Метаболиты более динамичны, чем геном, и они могут дать нам больше информации о том, что делает нас людьми», — говорит Хайтович. «Также общеизвестно, что человеческий мозг потребляет намного больше энергии, чем мозг других видов; нам было любопытно посмотреть, какие метаболические процессы при этом задействованы».Действительно, оказалось, что в отличие от эволюции генома с равномерным темпом, метаболом человеческого мозга эволюционировал в четыре раза быстрее, чем у шимпанзе. Что было более удивительно, так это то, что в мышцах человека произошло еще большее количество метаболических изменений — в десять раз больше, чем у шимпанзе!
Чтобы исключить возможность того, что это изменение просто отражает наш образ жизни с картофелем, ученые провели дополнительные измерения на специально обработанных макаках. Эти макаки были перемещены из просторного загородного объекта в небольшие закрытые вольеры и в течение нескольких недель подавали жирную и сладкую пищу, чтобы имитировать среду обитания многих современных людей. Эти изменения образа жизни оказали лишь небольшое влияние на метаболом мышц макака. «В течение долгого времени нас сбивали с толку метаболические изменения в мышцах человека, — говорит доктор Касия Бозек, ведущий автор исследования, — пока мы не поняли, что у других приматов есть общее, в отличие от людей, — это их огромная мышечная сила. . " Доктор Йозеп Калл из Исследовательского центра приматов Вольфганга Колера в Лейпциге, Германия, соглашается: «Это общеизвестно всем хранителям зоопарка, но никогда не проверялось систематически». Чтобы доказать свою точку зрения, исследователи привлекли к соревнованиям на силу тяги нескольких шимпанзе, макак, студентов университетов и даже профессиональных спортсменов.
Несмотря на их пот и решимость, всех участников эксперимента превзошли приматы более чем в два раза.Ученые выдвинули заманчивую гипотезу о том, что метаболические функции человеческого мозга и мускулов взаимосвязаны. «Наши результаты предполагают особый способ управления энергией у людей, который позволяет нам экономить энергию для наших исключительных когнитивных способностей за счет слабых мышц», — резюмирует доктор Касия Бозек. «Мир метаболомики человека только начинает открывать нам свои секреты», — добавляет доктор Патрик Джавалиско, который руководил работой по измерению метаболома в Институте молекулярной физиологии растений им.
Макса Планка в Голме. «Такие специфические для человека особенности метаболизма, которые мы обнаруживаем, могут быть связаны не только с физическими или когнитивными способностями, но и с общими метаболическими заболеваниями человека».