Mała różnica, duży mózg
Nikt nie wie dokładnie, dlaczego ludzki mózg działa tak wydajnie w porównaniu do innych gatunków. Choć istnieją różne hipotezy, prawdziwość żadnej z nich nie została dotychczas ostatecznie potwierdzona. Kolejną próbę wyjaśnienia tej zagadki podjęli naukowcy z Wielkiej Brytanii. Ich zdaniem, sekretem sprawności naszego układu nerwowego nie jest rozmiar jego centralnego narządu, lecz stopień złożoności połączeń pomiędzy jego podstawowymi elementami - neuronami.
Do niedawna sądzono, że połączenia między komórkami nerwowymi, zwane synapsami, są zbudowane niemal identycznie u wszystkich organizmów zamieszkujących Ziemię. Jednak, jak tłumaczy prof. Seth Grant z Wellcome Trust Sanger Institute, główny autor studium, wiele badań skupiało się na na ilości neuronów, lecz nikt dotąd nie spojrzał na molekularną charakterystykę połączeń między nimi. Odnaleźliśmy ogromne różnice w ilości białek wchodzących w skład połączeń pomiędzy neuronami u różnych gatunków.
Badacze analizowali około sześciuset białek, które wchodzą w skład synaps w mózgach ssaków. Okazało się, że zaledwie połowa z nich jest obecna w analogicznych połączeniach u bezkręgowców, natomiast w organizmach jednokomórkowych nie stwierdzono obecności aż 75% z nich (oczywiście, w ostatnim przypadku mowa o obecności białka w całej komórce, gdyż organizmy takie nie posiadają układu nerwowego).
Typowa synapsa jest złożonym połączeniem, którego zadanie wybiega daleko poza proste przekazanie sygnału z komórki do komórki. W rzeczywistości, jej praca polega także na uczeniu się i zapamiętywaniu cech przekazywanego przez nią sygnału. Co ciekawe, badacze odkryli, że jedna z protein, pełniąca u człowieka funkcje sygnalizacyjne w obrębie synapsy i biorąca jednocześnie udział w procesie uczenia, bierze u jednokomórkowych drożdży udział w wewnątrzkomórkowej transmisji sygnałów o warunkach środowiska, a także w reakcji mikroorganizmu na czynniki stresowe, jak głód czy zmiana temperatury. Pokazuje to, jak wiele podobieństw wykazuje fizjologia tych dwóch gatunków, pozornie odległych ewolucyjnie.
Badacze wykazali, że w historii ewolucji nastąpiły dwie fale nagłego wzrostu złożoności połączeń nerwowych, które umożliwiły budowanie struktur odpowiedzialnych za rozwój coraz doskonalszego układu nerwowego. Pierwsza z nich związana jest z "przejściem" organizmów z formy jedno- do wielokomórkowej, druga zaś nastąpiła wraz z rozwojem pierwszych kręgowców. Oczywiście nie oznacza to, że pojawienie się nowych protein automatycznie spowodowało wzrost rozmiaru mózgu, lecz wyniki badań pokazują wyraźnie, że powiększenie puli białek wchodzących w skład synaps było niezbędne do tworzenia coraz bardziej złożonych systemów w obrębie układu nerwowego.
Aby udowodnić swoją hipotezę, brytyjscy naukowcy przeprowadzili serię eksperymenów na zwierzętach, popartą obserwacjami klinicznymi na ludziach. Potwierdzili na przykład, że ssaki (w tym ludzie) pozbawione funkcjonalnej kopii genu SAP102, kodującego białko występujące w synapsach wyłącznie u kręgowców, tracą znaczną część zdolności rozwiązywania zagadek logicznych i uczenia się. U myszy objawia się to znacznie wydłużonym czasem potrzebnym na wydostanie się z labiryntu, zaś u ludzi defekt SAP102 powoduje upośledzenie umysłowe. Jednocześnie bezkręgowce, u których brak tego genu jest naturalny, w ogóle nie są zdolne do rozwiązywania tak złożonych problemów.
Badania Brytyjczyków dostarczyły wiele informacji na temat budowy układu nerwowego na poziomie molekularnym. Wiedza ta może być niezwykle przydatna badaczom zajmującym się poszukiwaniem mechanizmów odpowiedzialnych za rozwój inteligencji oraz upośledzeń umysłowych, a także chorób związanych z nieprawidłowym funkcjonowaniem połączeń pomiędzy neuronami.
Komentarze (34)
Gość fakir, 9 czerwca 2008, 01:55
Jakie są dowody naukowe, że ludzki mózg działa wydajniej niż inne ? Czy i jak to udowodniono?
mikroos, 9 czerwca 2008, 02:02
Moim zdaniem, sama zdolność do abstrakcyjnego myślenia, wyrażania uczuć i mowy jest wystarczająco przekonującą przesłanką.
Gość fakir, 9 czerwca 2008, 02:10
Nie ma dowodów na to, że zwierzęta się nie porozumiewają, albo nie wyrażają uczuć. A co do abstrakcyjnego myślenia to dlaczego takie myślenie ma być lepsze od innego.
mikroos, 9 czerwca 2008, 02:15
Nikt nie napisał, że jest lepsze, ale jest jednym dodatkowym rodzajem, czyli mamy do czynienia z szerszym wachlarzem możliwości.
Porozumiewanie - jak najbardziej można udowodnić, że zachodzi. Tyle tylko, że ja go nie przywołałem jako przykład. Mowa to nie to samo, co porozumiewanie. Moim zdaniem, zdolnoć artykulacji tak złożonych dźwięków i układania ich w logiczne ciągi to "wysoka" umiejętność.
Wyrażanie uczuć - cóż, dopóki nie udowodnisz, że ono jest, możesz zakładać, że go nie ma. W końcu badano to i nie stwierdzono ich obecności, a więc tak długo, jak nie pojawi się dowód, możesz chwilowo uznać tę hipotezę za prawdziwą.
A ponad wszystko, napisano o "innych gatunkach", czyli równie dobrze o rybach, a nie tylko o innych ssakach. Mam nadzieję, że nie będziesz się starał rozwodzić nad tym, czy ryba myśli sprawniej od nas?
Gość fakir, 9 czerwca 2008, 02:32
Nie mam zamiaru . Zastanawia mnie tylko, że marzy nam się telepatia to jest przekazywanie myśli bez słów, czyli bez pośrednictwa pojęć abstrakcyjnych. Rozumiemy to jako formę wyższą od mowy. A co w tej sprawie wiemy o zwierzątach?
mikroos, 9 czerwca 2008, 02:40
Nie wiemy nic, ale to nie uprawnia nas do zakładania, że ona istnieje.
Gość fakir, 9 czerwca 2008, 02:49
mikroos, 9 czerwca 2008, 02:52
A tak w ogóle, nawiązując do samego meritum, kto napisał, że mózg ludzki jest najwydajniejszy w przyrodzie? Postawił ktoś taką tezę w artykule? Ja jej nie zauważyłem. A może taką, że jesteśmy niepokonani i każdy inny organizm może nam naskoczyć? Nie przypominam sobie. Jedyna postawiona teza jest taka, że w porównaniu do innych gatunków (niekoniecznie wszystkich) działa wydajnie. Krytyka jest fajna i bardzo potrzebna, ale czepialstwo już troszeczkę mniej.
Nawet jeśli przegramy z owadami lub bakteriami, to co to ma niby do rzeczy w temacie sprawności działania mózgu? Czy usiłujesz tutaj zasugerować, że do zwycięstwa w ewolucyjnym wyścigu sprawny mózg jest jednak niezbędny?
Gość fakir, 9 czerwca 2008, 03:02
Dla mnie jest to równoznaczne ze stwierdzeniem, że jest najwydajniejszy!
Dlaczego nazywasz to czepianiem się i krytyką ? Kogo ja się czepiam?
Właśnie tak myślę ? I myślę również, że nasze przekonanie o zwycięstwie w ewolucyjnym wyścigu może być błędne.
mikroos, 9 czerwca 2008, 06:58
Myślę, że dość ciężko może Tobie być udowodnić tezę, że bakterie mają wydajniejszy mózg od naszego. Bo skoro mózg jest potrzebny do zwycięstwa w ewolucyjnym wyścigu, a mamy - Twoim zdaniem - szansę przegrać z bakteriami... cóż, ciekawa koncepcja nam się rodzi.
Gość fakir, 9 czerwca 2008, 23:16
Masz rację. Nie da się tego udowodnić. Zdecydowanie przesadziłem.
Mógłbym na tym zakończyć ale podejmę jeszcze jedną próbę przedstawienia Ci mego punktu widzenia.
Po pierwsze. W dyskusji na forum stosujesz technikę stosowaną powszechnie w nauce polegającą na tym, że problem rozkładany jest na wiele problemików z których każdy badany jest osobno. Technikę tę ilustruje dobrze tak zwany „problem lasu”. Nic nie dowiesz się o lesie badając poszczególne drzewa. Trawestując – nie odpowiesz na pytanie odnosząc się do poszczególnych zdań.
Dlatego trudno z tobą dyskutować bo jednocześnie masz rację w szczegółach ale nie masz racji w ogóle.
Po drugie. Jest taka hipoteza Gai. Mówi ona w pewnym uproszczeniu, że to życie dostosowuje środowisko do siebie a nie, że życie dostosowuje się do środowiska. A także, że wszystkie istoty, żyjące na ziemi działają wspólnie aby stworzyć i utrzymać warunki korzystne dla życia. Nie jestem zwolennikiem tej hipotezy ale biorę ją pod uwagę.
Jaki są fakty? Zacytuję pewne sformułowania z artykułu:
A więc:
- nie jest istotna ilość komórek nerwowych,
- istotna jest ilość białek,
- te same proteiny występują u ludzi i drożdży i pełnią podobne funkcje.
Ilość sygnałów przekazywanych w synapsie przy użyciu wielu białek rośnie lawinowo z ich zwiększeniem ponieważ we wzorze na ilość kombinacji jest silnia.
Wracając do hipotezy Gai traktującej ziemię jako jeden organizm i odkrycia Anglików mogę już sobie wyobrazić kolonię bakterii wydzielających do środowiska różne białka i w ten sposób przekazujące sobie bardzo skomplikowane informacje podobnie jak w mózgu ssaków.
Możesz zapytać – Po co ? Odpowiem. -Bo ja wolę o tym myśleć, niż o tym kto wygra w piłkę, lub czy Wałęsa to Bolek. ;)
Pozdrawiam
mikroos, 9 czerwca 2008, 23:26
Co do bakterii - bardzo możliwym jest, że przekazują sobie pewne informacje o otoczeniu. Tyle tylko, że pula dostepnych u nich białek jest wielokrotnie niższa, niż u nas. Wychodziłoby więc na to, że jednak nie mają szansy na stworzenie sprawnego "mózgu", a ten - zgodnie z Twoją własną hipotezą - jest niezbędny do osiągnięcia dominacji. "Synapsa" bakterii, czy też drożdży, będzie ok. czterokrotnie uboższa w białka i wieeeelokrotnie uboższa pod względem wydajności przekazu danych ze względu na zastosowanie wspomnianej przez Ciebie silni.
Czy popełniam błąd związany z "problemem lasu"? Nie wiem. Zawsze staram się spoglądać na całą myśl, ale zaraz potem staram się ocenić jej wewnętrzną spójność. Nie zawsze ją odnajduję, niestety, ale wspólnie kombinujemy i dyskutujemy, żeby to uściślić - to mnie bardzo cieszy. Zawsze mnie to zdrowo stymuluje i być może dlatego biorę udział w tylu wymianach zdań
Gość fakir, 9 czerwca 2008, 23:29
No to życzę Tobie i sobie dużo miłej wspólnej zabawy.
mikroos, 9 czerwca 2008, 23:54
I wzajemnie
ozeo, 10 czerwca 2008, 04:07
Tylko czemu zakładacie że wydajny mózg jest potrzebny do ewolucyjnego zwycięztwa? I czym mierzyć takie zwycięztwo ? Przetrwaniem ? Ilością osobników danego gatunku ? W kwestji my kontra bakterie problem jest taki że my bez nich nie przetrwamy bo są częścią nas nigdy nie osiągniemy niezależności od bakterii bo tak jesteśmy zbudowani.
mikroos, 10 czerwca 2008, 09:39
Ja tak nie twierdzę. Przyjąłem jedynie, na potrzeby dyskusji, punkt widzenia Fakira. Moim skromnym zdaniem, kluczem do przeżycia jest wyciśnięcie z niszy ekologicznej wszystkiego, co się da, i uodpornienie się na pojawiające się fluktuacje warunków (o ile środowisko nie jest naprawdę mocno stabilne). Mózg może w tym niejednokrotnie nawet przeszkadzać, bo jeśli środowisko nie wymaga od organizmu ciągłej walki o przetrwanie i można sobie pozwolić na spokojną "wegetację", to posiadanie dużego mózgu jest ogromnym wydatkiem energetycznym, który przeszkadza w rozwoju.
Gość fakir, 10 czerwca 2008, 22:58
Zwycięstwo w ewolucji to przede wszystkim przetrwanie gatunku.
Jeśli słuszna jest hipoteza, że w ewolucji zwycięża ten co lepiej reaguje na zmiany środowiska to mózg daje dodatkową szansę na lepszą adaptację niż adaptacja tylko na poziomie genetycznym.
Jeżeli słuszna jest hipoteza Gai to większe szanse ma ten co lepiej dostosuje środowisko do swoich potrzeb. I tu także przydatny jest mózg.
Jednak sprawa jest znacznie bardziej skomplikowana, ponieważ i w jednym i w drugim przypadku równie ważne jest zachowanie pozostałych elementów. I tu mózg może zaszkodzić przyspieszając zmiany do granicy nieakceptowanej przez adaptację na poziomie genetycznym.
mikroos, 10 czerwca 2008, 23:18
No, nie do końca. Mózg ma swoje wymagania, a do tego jest ogromnie kosztowny energetycznie. Może być naprawdę duzym balastem, co mniej więcej wyraziłeś w słowach
Gość fakir, 11 czerwca 2008, 00:01
Mózg i inne cechy są obciążeniem i szansą jednoczesnie. W zależności od sytuacji. Nawet zdolność do syntezy witaminy C prawdopodobnie wykończyła tą część ludzi w sytuacji jej nadmiaru. Podobnie gdy zmiany wymagające adaptacji występują z częstością wystarczającą do adaptacji na poziomie genetycznym mózg stanowi obciążenie.
Ale generalnie zgoda, mózg i wiedza są bardzo stresujące i każdego mogą wykończyć.
waldi888231200, 24 czerwca 2008, 21:18
Jeśli coś ma bakteria to i ma to człowiek tylko już tego nie analizuje bo opiera się na wydajniejszych mechanizmach poznawania rzeczywistości i idąc dalej jest ktoś kto korzysta z jeszcze wydajniejszych mechnizmów których na obecnym etapie nie mamy w swoim PM ale nieśmiało zaczynamy je rozwijać.
Ilość białek i złożoność (gęstość) synaps zależą od ilosci (ciekawości) przetwarzanej informacji jest odpowiedzą PM (organizmu ) na samo obciążenie umysłowe (coś jak wielkość mięsni u kulturysty jest odpowiedzią na trening fizyczny). Doprowadzenie zagęszczenia do określonego krytycznego stanu powoduje powstanie (uruchomienie) nowego sprawniejszego systemu poznawania rzeczywistości (samo ewolucja a może odzyskiwanie dawnych zatraconych przez ..... możliwości) 8)
Gość fakir, 24 czerwca 2008, 22:18
Masz jakieś informacje na ten temat?
waldi888231200, 24 czerwca 2008, 22:28
A czy to co przeczytałeś nie jest informacją?? Właściwe poszukiwanie (półsłowie) rozbuduje twoją sieć neuronową ( potrzebne informacje w trakcie poszukiwań dostarczy ci twoje PM) w odpowiednim kierunku i z właściwym tempem. 8)
Gość fakir, 24 czerwca 2008, 22:52
Rozumiem!. Moje półsłowie już neuronizuje net w odpowiednim kierunku a PM) modeluje aure PEM z właściwym tempem.
pasqdnik, 28 czerwca 2008, 20:11
Skoro tak, to największy sukces ewolucyjny osiągnęły jednokomórkowe organizmy prokariotyczne (bakterie purpurowe i sinice), które w wyniku daleko posuniętej endosymbiozy występują we wszystkich komórkach eukariotycznych, zarówno u glonów jak i u ludzi, jako mitochondria (bakterie purpurowe) oraz u roślin jako chloroplasty (sinice).