Mózg neandertalczyka popełniał więcej błędów podczas rozwoju niż mózg H. sapiens

Macierzyste komórki mózgu Homo sapiens popełniają mniej błędów niż komórki neandertalczyka w przekazywaniu chromosomów komórkom potomnym. To jeden z elementów, które mogą wyjaśniać, dlaczego obecnie jesteśmy jedynym gatunkiem rodzaju Homo, który chodzi po Ziemi.

U ssaków wyższych, w tym u człowieka, kora nowa stanowi największą część kory mózgowej. Ta występująca wyłącznie u ssaków struktura jest odpowiedzialna m.in. za procesy poznawcze, jak pamięć, myślenie czy funkcje językowe. Naukowcy z Instytutu Molekularnej Biologii Komórki i Genetyki im. Maxa Plancka w Dreźnie oraz Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka w Lipsku donieśli, że u H. sapiens komórki macierzyste tej kory dłużej niż u neandertalczyków przygotowują chromosomy do podziału komórkowego. Dzięki tym dłuższym przygotowaniom w komórkach pojawia się mniej błędów. To zaś mogło mieć swoje konsekwencje dla rozwoju i funkcjonowania mózgu.

Gdy w wyniku ewolucji naszych przodków na Ziemi pojawił się człowiek współczesny, neandertalczyk i denisowianin, u jednego z nich – człowieka współczesnego – doszło do zmian w około 100 aminokwasach. Nauka nie opisała jeszcze znaczenia większości tych zmian. Jednak sześć z nich zaszło w dwóch proteinach, które odgrywają kluczową rolę w rozkładzie chromosomów podczas podziału komórkowego.

Naukowcy z Drezna i Lipska postanowili przyjrzeć się znaczeniu tych zmian dla rozwoju kory nowej. Wykorzystali w tym celu myszy, u których pozycja wspominanych aminokwasów jest identyczna, jak u neandertalczyków. Wprowadzili do organizmów zwierząt warianty aminokwasów spotykane u H. sapiens, tworząc w ten sposób model rozwoju mózgu współczesnego człowieka. Zauważyliśmy, że te trzy aminokwasy w dwóch proteinach wydłużyły metafazę, fazę podczas której chromosomy są przygotowywane do podziału komórki. W wyniku tego w komórkach potomnych występowało mniej błędów w chromosomach, podobnie jak u człowieka.

Uczeni chcieli jednak się upewnić, czy zestaw aminokwasów, jaki mieli neandertalczycy, działa odwrotnie niż aminokwasów H. sapiens. Użyli więc organoidów ludzkiego mózgu. Organoidy to rodzaj wyhodowanych w laboratorium miniaturowych wersji organów, które chcielibyśmy badać. Do takich miniaturowych organów wprowadzili zrekonstruowane sekwencje aminokwasów neandertalczyków. Okazało się wówczas, że metafaza uległa skróceniu, a w chromosomach pojawiło się więcej błędów.

Zdaniem głównego autora badań, Felipe Mory-Bermúdeza, eksperyment dowodzi, że te zmiany w aminokwasach występujących w proteinach KIF18a oraz KNL1 powodują, że u H. sapiens pojawia się mniej błędów podczas podziałek komórek mózgu niż u neandertalczyka czy szympansa. Musimy bowiem pamiętać, że błędy w rozkładzie chromosomów to zwykle nie jest dobra wiadomość. Obserwujemy je np. w takich schorzeniach jak trisomie czy nowotwory.

Nasze badania pokazują, że niektóre aspekty ewolucji i funkcjonowania ludzkiego mózgu mogą być niezależne od jego wielkości. Rozmiar mózgu neandertalczyka był podobny do naszego. Odkrycie pokazuje też, że błędy w chromosomach mogły mieć większy wpływ na funkcjonowanie mózgu neandertalczyka niż na funkcjonowanie mózgu człowieka współczesnego, stwierdził nadzorujący badania Wieland Huttner. Svante Pääbo, który również nadzorował badania zauważa, że potrzebne są kolejne prace, które wykażą, czy mniejsza liczba błędów w naszych mózgach miała wpływ na ich funkcjonowanie.

mózg neandertalczyk H. sapiens człowiek