Учені створили "міні-мозок", щоб з'ясувати відмінності сучасних людей від неандертальців (фото)

У новому дослідженні, присвяченому еволюції мозку, фахівці виявили, що одна зміна гена відокремлює сучасних людей від наших більш ранніх предків, пише Earth.com.

Команда під керівництвом старшого автора дослідження, генетика доктора Аліссон Р. Муотрі в UC San Diego Stem Cell Program розробила "міні-мізки", щоб краще зрозуміти, чим ми так відрізняємося від наших родичів — неандертальців і денисовців.

"Еволюційні дослідження значною мірою спираються на генетику й аналіз скам'янілостей, щоб вивчити, як вид змінюється з плином часу, але жоден із підходів не може надати достатньо інформації про розвиток і функціонування мозку, тому що мозок не кам'яніє", — пояснила доктор Муотрі .

Учені застосували інший підхід до реконструкції мозку, використовуючи стовбурові клітини, попередники інших типів клітин, які можна використовувати для створення мініатюрних мізків у лабораторії.

Команда задокументувала відмінності між геномами сучасних людей, неандертальців і денисовців, які жили приблизно від 2,6 млн. до 11 700 років тому.

Імітуючи зміни, виявлені в одному з генів неандертальців, дослідники використовували стовбурові клітини для створення органоїдів мозку.

"Дивно бачити, що одна зміна декількох основ у ДНК людини може змінити те, як влаштований мозок. Ми не знаємо точно, як і коли в нашій еволюційній історії відбулася ця зміна, але вона може допомогти пояснити деякі сучасні можливості в соціальній поведінці, мові, адаптації, творчості та використанні технологій", — сказала доктор Муотрі.

Спочатку дослідження виявило 61 ген, які відрізнялися у Homo sapiens і вимерлих людей. Один із них, NOVA1, є головним генним регулятором, що впливає на багато інших генів на ранньому етапі розвитку мозку.

Використовуючи метод редагування генів CRISPR, фахівці розробили сучасні стовбурові клітини людини з мутацією неандертальців у NOVA1, а потім перетворили їх на клітини мозку і, у кінцевому підсумку, на міні-мозок.

Ці органели — невеликі скупчення клітин мозку, але вони не зовсім такі, як власне мозок. Наприклад, у них відсутній зв'язок з іншими системами органів, такими як кровоносні судини. Однак органели є корисними моделями для вивчення генетики, розвитку захворювань і реакції на медикаментозне лікування.

Команді доктора Муотрі навіть вдалося розробити міні-мозок з організованими електричними коливальними хвилями, подібними до тих, які виробляє мозок людини.

За словами дослідників, органели неандертальців значно відрізнялися від органоїдів Homo sapiens навіть неозброєним оком. Крім абсолютно різної форми, вони розрізнялися як за способом розмноження клітин, так і за тим, як формувалися їхні зв'язки між нейронами або синапсами.

Крім того, експерти повідомляють, що електричні імпульси міні-мозку з мутацією NOVA1 були більш активними на ранніх стадіях, але не синхронізувалися в мережах.

Доктор Муотрі зазначила, що зміни нейронної мережі, які спостерігаються в органелах мозку неандертальців, паралельні тому, як новонароджені примати набувають нові можливості швидше, ніж людські немовлята.

"Це дослідження було зосереджено тільки на одному гені, який відрізняється у сучасних людей та наших вимерлих родичів. Однак ми також хочемо поглянути на інші 60 генів і на те, що відбувається, коли кожен із них або комбінація з двох чи більше генів змінюються. Ми з нетерпінням чекаємо нового поєднання біології стовбурових клітин, нейробіології та палеогеноміки", — закінчила Муотрі.