По чему се ваш мозак разликује од неандерталца?

Научници су открили дефект у нашој ДНК који је можда помогао да се умови наших предака одвоје од умова неандерталаца и других изумрлих рођака.

Мутација, која је настала у прошлим стотинама хиљада година, стимулише развој више неурона у делу мозга који користимо за наше сложеније облике размишљања, наводи се у новом извештају. студија Објављено у Науци у четвртак.

„Оно што смо открили је један ген који дефинитивно доприноси томе да нас учинимо људима“, рекао је Велланд Хуттнер, неуронаучник са Института Макс Планк за молекуларну ћелијску биологију и генетику у Дрездену, у Немачкој, и један од аутора студије.

Људски мозак нам омогућава да радимо ствари које друга жива бића не могу, као што је коришћење савршеног језика и прављење сложених планова за будућност. Деценијама су научници упоређивали анатомију нашег мозга са анатомијом других сисара да би разумели како су те софистициране способности еволуирале.

Најочигледнија карактеристика људског мозга је његова величина – четири пута већа од шимпанзе, нашег најближег живог рођака.

Наш мозак такође има различите анатомске карактеристике. Подручје кортекса иза наших очију, познато као фронтални режањ, од суштинског је значаја за неке од наших најсложенијих мисли. према Студија из 2018људски фронтални режањ садржи много више неурона него иста област код шимпанзи.

Али поређење људи са живим мајмунима има озбиљну ману: наш најновији заједнички предак живео је са шимпанзама пре скоро седам милиона година. Да би попунили оно што се догодило од тада, научници су морали да се окрену фосилима наших најновијих предака, познатих као хоминини.

Након испитивања лобања хоминина, палеоантрополози су открили да је мозак наших предака Значајно повећање Величина која је почела пре око два милиона година. Достигли су величину живих људи пре око 600.000 година. Неандерталци, међу нашим најближим изумрлим рођацима хоминина, имали су мозак велик као наш.

Али мозак неандерталаца је био издужен, док људи имају а Више сферични. Научници не могу утврдити узрок ових разлика. Једна од могућности је да су се различити региони мозга наших предака променили у величини.

Последњих година, неуронаучници су почели да истражују древне мозгове са новим извором информација: деловима ДНК сачуваним у фосилима хоминина. Генетичари су реконструисали читаве геноме Неандерталци Као и њихови источни рођаци, в Денисовци.

Научници су се фокусирали на потенцијално кључне разлике између наших генома и генома неандерталаца и денисована. Људска ДНК садржи око 19.000 гена. Протеини које кодирају ти гени углавном се подударају са онима који се налазе у неандерталцима и денисованцима. Али истраживачи су открили 96 мутација специфичних за људе које су промениле структуру протеина.

У 2017. години, Аннелине Пинсон, истраживач у лабораторији др Хуттнера, гледала је ову листу мутација и приметила мутацију која је променила ген који се зове ТКТЛ1. Научници су знали да ТКТЛ1 постаје активан у људском кортексу у развоју, посебно у фронталном режњу.

„Знамо да је фронтални режањ важан за когнитивне функције“, рекао је др Бенсон. „То је био добар наговештај да би он могао да буде интересантан кандидат.

Др Бенсон и колеге су спровели прелиминарне експерименте са ТКТЛ1 на мишевима и глодарима. Након што су убризгали људску верзију гена у мозак животиња у развоју, открили су да је то изазвало да мишеви и глодари производе више неурона.

Затим су истраживачи спровели експерименте на људским ћелијама, користећи делове можданог ткива фетуса добијене уз сагласност жена које су побациле у болници у Дрездену. Користите Др. Бенсона молекуларне маказе Скраћивање гена ТКТЛ1 из ћелија у узорцима ткива. Без тога, људско мождано ткиво производи мање такозваних прогениторних ћелија које стварају неуроне.

У свом последњем експерименту, истраживачи су кренули да креирају датотеку Минијатурно попут мозга неандерталца. Почели су са људском ембрионалном матичном ћелијом и модификовали ген ТКТЛ1 тако да не би имао људску мутацију. Уместо тога, носио је мутацију пронађену код наших рођака, укључујући неандерталце, шимпанзе и друге сисаре.

Затим су матичну ћелију ставили у купатило са хемикалијама које су је навеле да се претвори у масу можданог ткива у развоју, названу мождани органоид. Генерисао је оригиналне мождане ћелије, које су потом произвеле минијатурни церебрални кортекс састављен од слојева неурона.

Органоид мозга сличан неандерталцу направио је мање неурона од органоида са људском верзијом ТКТЛ1. Ово указује да када је ген ТКТЛ1 мутиран, наши преци могу произвести додатне неуроне у предњем режњу. Иако ова промена није повећала укупну величину нашег мозга, можда је реорганизовала његово ожичење.

„Ово је заиста путовање снаге“, рекао је Лаурент Нгуиен, неуронаучник са Универзитета у Лијежу у Белгији, који није био укључен у студију. „Изузетно је да тако мала промена има значајан утицај на производњу неурона.“

Ново откриће не значи да ТКТЛ1, сам по себи, пружа тајну онога што нас чини људима. Други истраживачи такође гледају на листу од 96 мутација које модификују протеине и изводе сопствене експерименте.

Други чланови лабораторије др Хатнера су пријавили у јулу Две друге мутације мењају брзину поделе можданих ћелија у развоју. прошле годинетим истраживача са Универзитета Калифорније у Сан Дијегу открио је да изгледа да још једна мутација мења број веза које људски неурони остварују једни са другима.

Друге мутације такође могу бити важне за наш мозак. На пример, како се кортекс развија, појединачни неурони морају да мигрирају да би пронашли своју одговарајућу нишу. Др Нгујен је приметио да су неке од 96 мутација јединствених за људе измењени гени који ће вероватно бити укључени у миграцију ћелија. Он спекулише да би наше мутације могле учинити да се наши неурони крећу другачије од неурона у неандерталском мозгу.

„Мислим да то није крај приче“, рекао је он. „Мислим да је потребно више рада да бисмо разумели шта нас чини људима у смислу развоја мозга.