Одной из быстро развивающихся и захватывающих областей исследований в молекулярной биологии является эпигенетика. При изучении эпигенетических модификаций ученые анализируют ДНК, которая была изменена таким образом, что изменился ее химический состав, но не фактические пары оснований, составляющие генетический код последовательности. Это как отдельный управляющий код и система, наложенные на стандартный код последовательности ДНК и находящиеся внутри него.

Существует два общих способа химического изменения ДНК организма. Во-первых, к молекулам оснований ДНК могут быть добавлены метильные группы. Во-вторых, белки, называемые гистонами, которые интегрируются с ДНК, также могут быть изменены различными способами. Оба эти типа модификации ДНК определяют, насколько ДНК доступна для белков, которые связываясь с ДНК, контролируют и помогают регулировать активность генов. Эпигенетическая модификация ДНК находится под строгим контролем в геноме и играет важную роль в том, как экспрессируются многие различные типы генов. Фактически, целый ряд заболеваний человека связан с эпигенетическими изменениями, которые не являются частью нормального геномного профиля.

Поскольку шимпанзе считаются нашими ближайшими родственниками, их генетически сравнивали с современными людьми в рамках различных исследований. Один из сегментов исследований генетического сравнения человека и шимпанзе – сравнение экспрессии генов – оказался особенно неплодотворным для эволюционистов. В ряде исследовательских отчетов показано, что между людьми и шимпанзе обычно наблюдаются значительные различия в экспрессии генов для многих общих для обоих видов генов, особенно тех, которые связаны с деятельностью мозга.^{1 2}

Поскольку эпигенетические модификации в геноме связаны с экспрессией генов, исследователи используют самые современные технологии для сравнения этих различий у людей и шимпанзе в тех областях генома, которые у них обоих являются общими.

Кадр из документального фильма KEO Films и Channel 4 "Люси, человеческая шимпанзе": шимпанзе Люси (Lucy Temerlin 1964-1987), воспитанная как человек, и Дженис Картер, аспирантка, нанятая для уборки ее клетки. Люси принадлежала Институту Исследования Приматов в Оклахоме (Institute for Primate Studies in Oklahoma), выращенная доктором Морисом К. Темерлином, доктором философии, психотерапевтом и профессором в Университете Оклахомы и его женой Джейн. Доктор Темерлин и его жена вырастили Люси как человеческого ребёнка, научили ее есть из посуды, одеваться, листать журналы, и сидеть на стуле за обеденным столом, чтобы изучить границы между природой и воспитанием.

Несколько последних исследований показывают, что между людьми и шимпанзе существуют значительные различия в отношении аспекта эпигенетики, связанного с метилированием. При рассмотрении этого типа исследований важно знать, что эпигеном зависит от конкретной ткани, и его структура варьируется в зависимости от типа изучаемых клеток.

В 2011 году было проведено исследование очищенных белых кровяных клеток (нейтрофилов) живых людей, шимпанзе и орангутангов. Исследователи выбрали нейтрофилы, потому что они почти схожи по внешнему виду и характеристикам между людьми и обезьянами. Несмотря на то, что был выбран самый похожий тип клеток, известный между людьми и обезьянами, ученые были удивлены тем, что при сравнении с геномами шимпанзе они обнаружили значительные различия в профиле метилирования в более чем 1500 различных регионах генома человека. Орангутаны также продемонстрировали уникальные отличия от человека и шимпанзе в кластеризации эпигеномных данных.

Еще одним интересным открытием в этом исследовании стало то, что эти эпигенетические различия между людьми и шимпанзе присутствовали не только во взрослых белых кровяных клетках, но и в зародышевой линии (сперматозоидах и яйцеклетках), что указывает на то, что это постоянные наследственные различия между людьми и приматами. Авторы доклада пишут:

«Механизмы, приводящие к различиям в метилировании между видами, неизвестны. Раздельная кластеризация людей и шимпанзе согласуется со стабильным наследованием состояний метилирования в пределах двух видов».³

В еще более недавнем исследовании, проведенном в 2012 году, использовался новый, высокоточный метод изучения профилей метилирования ДНК, окружающей гены мозга, общие для человека и шимпанзе. Различия, отмеченные между людьми и шимпанзе, были поразительно заметными и обширными:

«Мы также обнаружили значительное расхождение на уровне видов в структуре метилирования ДНК, а также то, что сотни генов демонстрируют значительно более низкий уровень метилирования промоторов в мозге человека, чем в мозге шимпанзе».⁴

Это исследование показало, что эти типы генов мозга могут переносить очень незначительные эпигенетические изменения, выходящие за рамки нормального профиля для человеческого мозга. В действительности, исследователи обнаружили, что аномальные паттерны метилирования генов мозга человека связаны с широким спектром тяжелых неврологических заболеваний человека. Эти результаты показывают, что изменения метилирования генов мозга плохо переносятся, что опровергает идеи эпигенетической эволюции у приматов. Очевидно, что паттерны метилирования генов мозга являются тонко настроенными и видоспецифичными. Авторы сделали следующий комментарий по поводу этого открытия:

«Наконец, мы обнаружили, что дифференциально метилированные гены поразительно обогащены локусами, связанными с неврологическими расстройствами, психологическими нарушениями и раковыми заболеваниями».⁴

В ходе этого исследования регионы генов были разделены на различные области. Одной из ключевых областей, представляющих интерес, была промоторная область – область, предшествующая гену, которая управляет его функцией, подобно генетическому переключателю. Исследователи также изучили основное тело гена – область гена, включающую сегменты, кодирующие белок. Наконец, они также проанализировали концы генов, поскольку они играют ключевую роль в генетической регуляции. В связи с этим они обнаружили, что наибольшие различия между паттернами метилирования генов мозга человека и шимпанзе были в промоторных областях, которые играют основную роль в регуляции. Промоторы человеческих генов были значительно меньше метилированы, что вполне соответствует более высоким уровням активности генов человеческого мозга по сравнению с их аналогами у шимпанзе. В других областях генов также наблюдались различия между видами, но менее значительные.

В целом, 1055 генов показали значительные различия в характере метилирования между людьми и шимпанзе. Из них исследователи обнаружили 468 различных генов, которые сильно отличались по характеру метилирования. Это были гены, которые играют ключевую роль в контроле других генов и изменении типов белков в клетке, которые регулируют процессы на вершине иерархии клеточной системы. Другими словами, гены, которые показали эти заметные различия, были ключевыми контролирующими областями в геноме для деятельности клеток мозга.

Эти результаты, полученные в области эпигенетики, наглядно иллюстрируют глубокие генетические различия, существующие между людьми и обезьянами. И снова передовая наука тесно согласуется с библейской парадигмой, согласно которой Бог создал всех животных «по роду их» (Бытие 1:21), а человека – по «образу Божьему» (Бытие 1:27).