Здравствуйте, дорогие мои читатели!
Как мы, люди, стали тем, что мы есть сегодня, - это вопрос, на который учёные пытаются ответить в течение долгого времени. Как мы развили такие продвинутые когнитивные способности, породив сложный язык, поэзию и ракетостроение? Чем мозг современного человека отличается от мозга наших ближайших эволюционных родственников, таких как неандертальцы и денисовцы ?
Реинтродуцируя древние гены из таких вымерших видов в человеческий “мини – мозг” – скопления стволовых клеток, выращенных в лаборатории, которые организуются в крошечные версии человеческого мозга, - учёные начали находить новые ключи.
Большая часть того, что мы знаем об эволюции человека, происходит из изучения древних ископаемых и костей. Мы знаем, что неандертальцы и денисовцы произошли от людей около 500 000-600 000 лет назад , и что последние неандертальцы исчезли из Европы только около 40 000 лет назад.
Исследования также показали, что люди и неандертальцы скрещивались и что неандертальцы были намного более развитыми , чем считалось ранее.
Изучая размер и форму окаменелых черепов , мы также знаем, что череп древних людей был примерно того же размера, что и современные человеческие черепа, если не больше, и, по-видимому, имеет другую форму. Однако, хотя такие вариации могут быть связаны с различными когнитивными способностями и функциями, окаменелости не могут сами по себе объяснить, как формы влияют на функцию. К счастью, последние технологические достижения открыли новый путь к пониманию того, чем мы отличаемся от наших вымерших родственников.
Секвенирование древней ДНК позволило учёным сравнить гены неандертальцев и денисовцев с генами современных людей. Это помогло выявить различия и сходства , обнаружив, что мы разделяем большую часть нашей ДНК с неандертальцами и денисовцами.
Тем не менее, в определённых регионах существуют варианты генов, переносимые исключительно современными людьми. Эти специфические для человека участки ДНК могут быть ответственны за черты, которые отделяют наш вид от наших вымерших родственников. Таким образом, понимая, как работают эти гены, мы можем узнать об особенностях, присущих только современным людям.
Исследования, сравнивающие архаичные и современные последовательности ДНК, выявили различия в генах, важных для функционирования, поведения и развития мозга, в частности в генах, участвующих в делении клеток и синапсах (которые передают электрические нервные импульсы между клетками). Они предполагают, что человеческий мозг созревает медленнее, чем неандертальский.
В частности, развитие орбитофронтальной коры головного мозга у младенцев, которая, как полагают, участвует в когнитивных процессах более высокого порядка, таких как принятие решений, возможно, значительно, но неуловимо изменилось после отделения от неандертальцев. Люди также достигают половой зрелости позже, чем их предки, что может помочь объяснить, почему мы живём дольше.
Долгое время было неясно, какие эволюционные изменения были наиболее важными. Группа учёных во главе с Элиссон Муотри из Калифорнийского университета в Сан-Диего недавно опубликовала исследование в журнале Science , которое пролило некоторый свет на этот вопрос.
Они сделали это, выращивая мини – мозги, – которые научно известны как “органоиды” - из стволовых клеток, полученных из кожи. Органоиды мозга не обладают сознанием, как мы, – они очень просты и не достигают размеров больше пяти-шести миллиметров из - за недостатка кровоснабжения. Но они могут излучать мозговые волны и выращивать относительно сложные нейронные сети, которые реагируют на свет.
Учёные поместили вымершую версию гена, участвующего в развитии мозга, в органоиды, используя технологию CRISPR-Cas9, получившую Нобелевскую премию , известную как “генетические ножницы”, которая позволяет точно редактировать и манипулировать генами.
Мы знаем, что старая версия гена присутствовала у неандертальцев и денисовцев, в то время как мутация позже изменила ген в текущую версию, которую несут современные люди.
Сконструированные органоиды имели несколько отличий. Они расширялись медленнее, чем органоиды человека, и изменили структуру связей между нейронами. Они также были меньше и имели шероховатую, сложную поверхность по сравнению с гладкими и сферическими органоидами современного человека.
Одна движущая мутация?
В ходе исследования был выявлен 61 ген, который отличается у современных и архаичных людей. Одним из таких генов является NOVA1 , который играет важную роль в регуляции активности других генов в раннем развитии мозга. Он также играет определённую роль в формировании синапсов.
Ранее было обнаружено, что изменённая активность NOVA1 вызывает неврологические расстройства, такие как микроцефалия (приводящая к маленькой голове), судороги, тяжёлую задержку развития и генетическое расстройство, называемое семейной дизавтономией , предполагая, что оно важно для нормальной работы человеческого мозга. Версия, которую несут современные люди, имеет изменение в одной-единственной букве кода. Это изменение приводит к тому, что продукт гена, белок NOVA1, имеет другой состав и, возможно, другую активность.
При анализе органоидов учёные обнаружили, что архаичный ген NOVA1 изменил активность 277 других генов – многие из них участвуют в создании синапсов и связей между клетками головного мозга. В результате мини-мозг имел иную сеть клеток, чем у современного человека.
Это означает, что мутация в NOVA1 вызвала существенные изменения в нашем мозге. Изменение одной буквы кода ДНК, возможно, вызовет новый уровень функционирования мозга у современных людей. Но мы не знаем, как именно это произошло.
Учёные заявили, что продолжат своё удивительное открытие, изучив остальные 60 генов более подробно , чтобы увидеть, что происходит, когда вы изменяете каждый из них или их комбинацию.
Это, несомненно, интригующая область исследований, с органоидами, дающими важное представление о мозге этих древних видов. Но мы только в самом начале. Манипуляции с одним - единственным геном не смогут охватить истинную генетику неандертальцев и денисовцев. Но это может помочь учёным понять, как работают некоторые специфические для человека гены.
Дорогие читатели!
Пишите комментарии. Советуйте своим друзьям прочитать!
Ставьте лайк, если понравилось и считаете подобные статьи полезными.
Подписывайтесь – так Вы не потеряете канал и, возможно, интересные Вам статьи.
В статье был использован и материал « Evolution : lab - grown ‘ mini brains ’ suggest one mutation might have rewired the human mind » , с которым Вы также можете ознакомиться.