Čím sa líšia ľudia od primátov (okrem človeka), našich najbližších žijúcich príbuzných? Jedným z najväčších faktorov, ktoré nás vedecky odlišujú, je oveľa väčšia veľkosť nášho mozgu – a teraz sme našli kľúčové tajomstvo za týmto bezkonkurenčným rastom.

Nový výskum porovnáva rôzne typy mozgových organel – miniatúrne zhluky mozgového tkaniva, ktoré z nich vyrastali Kmeňové bunky Vedci zistili zásadný vývojový rozdiel v raste nervových kmeňových buniek medzi mozgovými tkanivami človeka, gorily a šimpanza.

Neurálne kmeňové bunky (Tiež sa nazývajú neuroepiteliálne bunky) sú formou pluripotentných kmeňových buniek, ktoré vedú k vzniku neurónov a gliových buniek, ktoré tvoria centrálny nervový systém. Nový výskum ukazuje, že spôsob, akým k tomuto prechodu dochádza počas raného vývoja mozgu, nie je u všetkých primátov rovnaký.

Keď sa nervové kmeňové bunky presunú do špecifických typov mozgových buniek, zmenia svoj tvar, čo zase ovplyvní rýchlosť, akou sa môžu deliť a nakoniec vytvárať neuróny. U myší je známe, že k takejto zmene tvaru došlo len za niekoľko hodín, čo nakoniec obmedzuje množstvo mozgových buniek, ktoré môžu zvieratá produkovať.

(S.Benito-Kwiecinski / MRC LMB / bunka)

Hore: Nervové kmeňové bunky po piatich dňoch majú odlišný tvar a u ľudí sú menej zmenené (vľavo) v porovnaní s opicami (vpravo).

Teraz vedci z Laboratória molekulárnej biológie Spojeného kráľovstva pre lekársky výskum (LMB) preukázali, že tento proces u primátov trvá oveľa dlhšie a v skutočnosti trvá niekoľko dní. Pre gorily a šimpanzy im oneskorená morfológia dáva asi päť dní na to, aby pokračovali v generovaní nových neurónov.

Prenos ľudským neuronálnym epiteliálnym bunkám trvá dlhšie – až celý týždeň, čo umožňuje neurogenéze bežať dlhšie, čo následne spôsobí produkciu väčšieho množstva mozgových buniek, väčšieho množstva mozgového tkaniva a nakoniec produkciu väčších mozgov (alebo, ako je znázornené). ). Väčšie členstvá tu sedia na tanieri.)

„Zistili sme, že oneskorená zmena tvaru buniek v ranom mozgu je dostatočná na to, aby zmenila priebeh vývoja, čo pomáha určiť, koľko neurónov sa vytvorí,“ Vysvetľuje Vývojová biológka LMB a hlavná výskumná pracovníčka Madeleine Lancasterová.

„Je pozoruhodné, že relatívne jednoduchá evolučná zmena tvaru bunky môže mať katastrofálne následky na vývoj mozgu.“

Okrem stanovenia rozdielu v prenose, analýza organel tiež odhalila, čo umožňuje vývojové zmeny.

Podľa vedcov sa nazýva gén ZEB2 Zohráva ústrednú úlohu v regulácii procesu, pretože spôsobuje, že nervové kmeňové bunky menia tvar a efektívne dozrievajú skoro, čím sa skracuje čas, počas ktorého môžu množiť, kým sa z progenitorových buniek, ktoré sa nakoniec stanú, stanú neuróny.

(S.Benito-Kwiecinski / MRC LMB / bunka)

Hore: Organely ľudského mozgu vo veku piatich týždňov sú oveľa väčšie ako organely goríl a šimpanzov (zľava doprava).

Nielen to, ale v experimentoch, v ktorých sa manipulovala dynamika expresie ZEB2, vedci preukázali, že je možné manipulovať aj s organelami – pri optimalizácii génu sa organela ľudského mozgu zmenšovala a orgán gorily sa veľmi podobal veľkosti ľudské mozgové tkanivo, keď bol inhibovaný ZEB2.

Vedci tvrdia, že organické tkanivo nikdy nie je dokonalým vyjadrením skutočných zvieracích orgánov, takže nemôžeme dospieť k záveru, že aktivita a nečinnosť ZEB2 by fungovala úplne rovnako v mozgu skutočných ľudských alebo nehumánnych primátov.

Vedci však tvrdia, že ide o významný dôkaz toho, čo pravdepodobne vysvetľuje veľkú časť rozdielov vo veľkosti mozgu medzi ľuďmi a inými ľudoopmi – a budúce štúdie, vrátane experimentov s geneticky modifikovanými myšami alebo zobrazovania opičích embryí, môžu vniesť viac svetla. .

„Toto poskytuje prvý pohľad na to, čo sa líši od vyvíjajúceho sa ľudského mozgu, ktorý nás odlišuje od našich najbližších žijúcich príbuzných, ostatných veľkých ľudoopov,“ Hovorí Lancaster.

„Mám pocit, že sme sa skutočne dozvedeli niečo zásadné o otázkach, ktoré ma zaujímali najdlhšie, čo si pamätám – čo z nás robí človeka.“

Výsledky sú uvedené v bunka.