Ася Казанцева - В интернете кто-то неправ! Научные исследования спорных вопросов

Вы уже заметили, что в большинстве случаев новую информацию о функциях генов получают так: находят или создают существо, у которого этот ген сломан, и смотрят, что испортилось. FOXP 2 не исключение: созданы мыши, у которых он просто выключен. В том случае, если у них не работала ни одна копия гена (вообще их две: унаследованная от мамы и от папы), животные в принципе чувствовали себя очень плохо, но в том числе у мышат полностью отсутствовал ультразвуковой писк, который они в норме используют, чтобы звать маму. Если одна нормальная копия гена все же присутствовала, мышата пищали, но намного меньше, чем обычные [10].

Но можно и не портить гены мышей, а напротив, извините за антропоцентричность, их улучшить. А именно – заменить мышиный FOXP 2 на человеческий и посмотреть, что за зверь получится. Такие мыши были впервые созданы в 2009 году [11]. Они отличались от обыкновенных мышей по целому ряду структурных и функциональных особенностей мозга, но в контексте истории про речь самое интересное наблюдение было связано с тем, что унесенные из гнезда мышата действительно пищали немножко по-другому, например, у них были более длинными эпизоды сложного писка (с перепадами звуковых частот). Впрочем, научное сообщество больше заинтересовали не отличия в писке, а отличия в обучаемости. В 2014 году вышло большое исследование [12], в котором мыши с человеческим FOXP 2 (животных, которых в исследовательских целях делают в чем-либо похожими на людей, так и называют: гуманизированные) и обычные мыши блуждали по лабиринтам в поисках еды.

Существует два способа определить, какой из коридоров ведет к кормушке. Во-первых, можно смотреть на внешние ориентиры. “Еда будет в той стороне, где нарисован крестик”, – могла бы сказать мышь, если бы она была для этого достаточно гуманизированной. Во-вторых, можно запоминать собственные движения. “Прямо и направо”, – пояснила бы мышь. В ходе предварительных испытаний ученые отметили, что гуманизированные мыши учатся использовать внешние ориентиры быстрее, чем обычные мыши. Однако интересовало исследователей другое: как быстро животное может отказаться от стратегии, утратившей актуальность. После того как ученые две недели демонстрировали мышам, что для поиска еды нужно поднять голову, посмотреть на стенку лаборатории, увидеть нарисованный крестик и идти в этом направлении, – они взяли и перевернули лабиринт на 180 градусов. Если они при этом и еду начинали класть в другой рукав, чтобы она снова оказывалась рядом с крестиком, то обычные и гуманизированные мыши одинаково быстро понимали, что верить нужно только крестику, и неважно, что поворачиваем мы теперь не направо, а налево. А вот если поворачивать нужно было по-прежнему направо, а крестик игнорировать – то гуманизированные мыши заметно быстрее переключались на правильное поведение.

Почему это важно? Потому что такой результат обучения показывает, что мыши с человеческим FOXP 2 лучше заучивают собственные движения. Как показали авторы этой же работы, у гуманизированных мышей по-другому работает полосатое тело – участок мозга, необходимый для формирования сложных и многоэтапных двигательных реакций. Это позволяет предположить, что человеческий FOXP 2, помимо прочих своих функций, может быть связан с нашей сложной артикуляцией, способностью быстро и согласованно управлять губами, языком, голосовыми связками, чтобы порождать множество разнообразных звуков. Понятно, что требуются дальнейшие исследования – и в них явно не будет недостатка.

Сегодня существуют тысячи работ, посвященных гену FOXP 2. При этом, кажется, нет ни одной, предлагающей какое-нибудь лечение для членов той конкретной семьи, с которых все началось. Это и неудивительно: воздействовать генной терапией на мозг очень хорошо, если вы мышка [50], но не рекомендуется, если вы взрослый человек и нет гарантий, что от такого вмешательства ничего не испортится. Но, по крайней мере технически, не очень сложно сделать так, чтобы все новые дети в этой семье рождались здоровыми. Как и другие носители наследственных заболеваний, члены семьи с мутацией в гене FOXP 2 могут воспользоваться преимплантационной генной диагностикой. Эта процедура делается в процессе ЭКО: яйцеклетка сливается со сперматозоидом вне тела, в пробирке, а когда эмбрион начинает развиваться, от него отщепляют одну или несколько клеток (это безопасно для дальнейшего развития), делают их генетический анализ и подсаживают в матку только здоровых. Нуклеотидная последовательность гена FOXP 2 известна, так что различить эмбрионы с мутацией и без мутации должно быть несложно. Спасибо Элизабет Ожер, которая обратила внимание на нескольких плохо разговаривающих детей, вызвав тем самым огромную лавину исследований, помогающих понять, почему наш мозг такой, какой он есть.