Орангутаны, мыши и лошади покрыты ею, а люди - нет. Почему у нас значительно меньше волос на теле, чем у большинства других млекопитающих, долгое время оставалось загадкой. Но первое в своем роде сравнение генетических кодов 62 животных начинает рассказывать о том, как люди и другие млекопитающие лишились своих локонов.

У человека, похоже, есть гены для полного волосяного покрова на теле, но эволюция их отключила, сообщают ученые из Университета здравоохранения Юты и Университета Питтсбурга в журнале eLife. Результаты исследования указывают на набор генов и регуляторных областей генома, которые, по-видимому, необходимы для создания волос.

Исследование отвечает на фундаментальные вопросы о механизмах, формирующих этот определяющий признак человека. Ученые предполагают, что в конечном итоге это может привести к новым способам восстановления волос после облысения и химиотерапии - или у людей с заболеваниями, которые вызывают потерю волос.

Исследование показывает, что природа использовала одну и ту же стратегию по меньшей мере девять раз у млекопитающих, которые находятся на разных ветвях эволюционного древа. Предки носорогов, голых кротов, дельфинов и других безволосых млекопитающих топали, скакали и плавали по одному и тому же пути, чтобы деактивировать общий набор генов для сбрасывания волос и меха.

"Мы применили творческий подход к использованию биологического разнообразия для изучения собственной генетики", - говорит Натан Кларк, доктор философии, генетик человека из Университета здравоохранения США, который проводил большую часть исследования в Питтсбургском университете вместе с Амандой Ковальчик, доктором философии, и Марией Чикиной, доктором философии, - "Это помогает нам определить области нашего генома, которые способствуют чему-то важному для нас".

Преимущества безволосости

Будь то грубые волосы на теле обезьяны или мягкий мех кошки, волосатость выглядит по-разному в животном мире. То же самое относится и к безволосости. У человека есть характерный хохолок волос на голове, но поскольку волосы на теле менее заметны, мы попадаем в категорию "безволосых". К нам присоединяются и другие млекопитающие с намеком на волосы, такие как слоны с их редким покровом, свиньи, покрытые шерстью, и усатые моржи.

У редеющей линии волос есть свои преимущества. Без густой шерсти слоны легче охлаждаются в жарком климате, а моржи легко скользят в воде. Несмотря на различные причины, анализ Ковальчика показал, что у этих и других безволосых млекопитающих накопились мутации во многих одинаковых генах. К ним относятся гены, кодирующие кератин и другие элементы, которые строят стержень волоса и способствуют его росту.

Регуляторные области генома, как показало дополнительное исследование, не менее важны. Эти области не кодируют структуры, которые создают волосы, но влияют на этот процесс опосредованно. Они определяют, когда и где включаются определенные гены и сколько их производится.

Кроме того, в ходе исследования были обнаружены гены, роль которых в прорастании волос еще не была определена. В сочетании с дополнительными доказательствами - например, признаками активности в коже - эти результаты указывают на новый набор генов, которые могут быть вовлечены в рост волос.

"Есть большое количество генов, о которых мы мало что знаем", - говорит Ковальчик. "Мы думаем, что они могут играть роль в росте и поддержании волос".

Разгадка выпадения волос

Чтобы разгадать тайну выпадения волос у млекопитающих, Кларк, Ковальчик и Чикина искали гены у безволосых животных, которые развивались быстрее, чем их аналоги у волосатых животных.

"По мере того как животные эволюционно вынуждены терять шерсть, гены, кодирующие волосы, становятся менее важными", - говорит Кларк. Поэтому они ускоряют скорость генетических изменений, которые разрешены естественным отбором". Некоторые генетические изменения могут быть ответственны за потерю волос. Другие могут быть побочным ущербом после того, как волосы перестают расти".

Чтобы провести поиск, они разработали вычислительные методы, позволяющие сравнивать сотни областей генома одновременно. Они изучили 19 149 генов и 343 598 регуляторных областей, которые сохранились у десятков видов млекопитающих. В процессе работы они предприняли шаги по исключению генетических регионов, ответственных за эволюцию других видоспецифических признаков, таких как адаптация к водной среде.

Тот факт, что непредвзятый анализ выявил известные гены волос, показал, что подход сработал, объясняет Кларк. Он также предполагает, что гены, выявленные в ходе скрининга, которые менее четко определены, могут быть столь же важны для наличия или отсутствия волос.

В настоящее время Кларк и его коллеги используют тот же подход для определения генетических регионов, участвующих в предотвращении рака, увеличении продолжительности жизни и понимании других состояний здоровья.

"Это способ определить глобальные генетические механизмы, лежащие в основе различных характеристик", - говорит Кларк.