Исследование гена FOXP2 у поющих мышей может раскрыть истоки языка

Поющие мыши (Scotinomys teguina) — необычные грызуны из тропических лесов Коста-Рики. Их песня — это быстрая серия высокочастотных трелей (до 20 чириканий в секунду), которую самцы используют для демонстрации доминирования и привлечения партнёров.

Исследователь Стивен Фелпс из Техасского университета в Остине изучает этих мышей, чтобы понять, какие гены лежат в основе уникального вокального поведения. Это может помочь идентифицировать гены, влияющие на речь у людей.

Ключевая роль гена FOXP2

В центре исследования — ген FOXP2. Это единственный ген, чьи мутации у человека напрямую связаны с речевыми расстройствами: от проблем с пониманием грамматики до неспособности чётко артикулировать.

Ген FOXP2 работает как транскрипционный фактор — он регулирует активность других генов. Поэтому его мутация может запускать цепную реакцию, нарушая работу множества генов.

Хотя последовательность FOXP2 очень похожа у поющих мышей, лабораторных мышей и людей, учёные ищут уникальные для поющих мышей участки гена, которые могли развиться под действием естественного отбора и быть связаны с пением.

Молекулярный механизм

Исследователи изучают, что активирует FOXP2 и какие гены он включает. При проигрывании записей песен своего вида у мышей активируются нейроны, несущие FOXP2.

«Мы думаем, что FOXP2 может играть роль в интеграции этой информации», — говорит постдок Лаурен О’Коннелл.

Обработка больших данных

Для расшифровки взаимодействий FOXP2 с ДНК используется секвенирование нового поколения, генерирующее огромные массивы данных. Их обработка возможна только на суперкомпьютерах Texas Advanced Computing Center (TACC), таких как Lonestar и Ranger (входят в топ-100 мировых суперкомпьютеров).

Будущие применения

Понимание связи FOXP2 с пением у мышей может углубить знания о том, как этот ген способствует языковым дефицитам у людей, в том числе при аутизме.

Исследование может помочь сузить поиск в «огромных блоках» генома, ассоциированных с фенотипами, до конкретных функциональных последовательностей ДНК, взаимодействующих с FOXP2.

Изучение экзотических модельных организмов, таких как поющая мышь, с помощью современных технологий секвенирования, позволяет получать фундаментальные биологические знания, применимые и к человеку.