Joseph Norman
0 
1058
95
Neandertalczycy wymarli około 40000 lat temu, ale dzięki najnowocześniejszej nauce w Kalifornii znajduje się laboratorium, które ma szalki Petriego wypełnione wersjami mózgów jaskiniowców wielkości grochu.
Dlaczego naukowcy hodują i badają te mini mózgi? Powodem, jak mówią, jest to, że te małe grudki neuronalne mogą ujawnić, dlaczego neandertalczycy wymarli i Homo sapiens udał się na podbój większości planety.
„Neandertalczycy są fascynujący, ponieważ dzielili z nami Ziemię, a teraz istnieją dowody genetyczne, które faktycznie z nimi wyhodowaliśmy” - powiedziała liderka badań Alysson Muotri, dyrektor programu komórek macierzystych Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego (UCSD). [11 części ciała wyhodowanych w laboratorium]
Być może różnice genetyczne między mózgiem neandertalczyka a ludzkim tłumaczą ich upadek i nasz sukces, powiedział Muotri. Innymi słowy, jest możliwe, że ludzie osiągnęli wielki postęp technologiczny, ponieważ mamy wyrafinowane sieci neuronowe, podczas gdy neandertalczycy nie.
Muotri przedstawił badania, które nie zostały jeszcze opublikowane w recenzowanym czasopiśmie, na konferencji UCSD zatytułowanej Imagination and Human Origins 1 czerwca.
Budowanie mózgu
Aby to zbadać, Muotri i jego współpracownicy porównali genom neandertalczyków (wcześniej wyekstrahowany z kości kopalnych i zsekwencjonowany przez innych badaczy) z genomem współczesnych ludzi. Spośród 200 genów kandydatów, które wykazały znaczące różnice między dwoma gatunkami, naukowcy postanowili skupić się tylko na jednym: głównym regulatorze ekspresji genów znanym jako NOVA1..
NOVA1 jest silnie wyrażana podczas rozwoju neurologicznego i jest powiązana z chorobami neuronalnymi, takimi jak autyzm i schizofrenia, powiedział Muotri. Gen NOVA1 jest niezwykle podobny u ludzi i neandertalczyków - tylko jedna para zasad (lub para „liter” DNA) różni się między nimi.
Naukowcy wyhodowali już w laboratorium małe ludzkie organy, zwane organoidami. Aby wyhodować mini mózgi neandertalczyków (które naukowcy żartobliwie nazwali neanderoidami), wykorzystali narzędzie do edycji genów, znane jako CRISPR, do "neandertalizacji" ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych lub niedojrzałych komórek, które mogą przekształcić się w dowolną komórkę w ciele, powiedział Muotri..
Następnie, używając ich własnego protokołu, „namówiliśmy komórki macierzyste, aby stały się organoidami mózgu”, co trwa od sześciu do ośmiu miesięcy, powiedział Muotri. Teraz w pełni rozwinięte neanderydy mają około 0,5 cm (0,2 cala) wielkości, „więc można je faktycznie zobaczyć gołym okiem, gdy dorosną” - powiedział.
Małe mózgi nie mogą urosnąć, ponieważ nie są unaczynione, co oznacza, że nie mają dopływu krwi. Raczej mini komórki mózgowe (jest ich do 400 000 na mózg) otrzymują składniki odżywcze na drodze dyfuzji.
„Jest możliwe, że w przyszłości będziemy mogli wyhodować większy organoid” - powiedział Muotri. „Pracujemy nad tym, tworząc w nich sztuczne naczynia krwionośne drukowane biologicznie”.
Ostre różnice
Ludzkie mózgi wyhodowane w laboratorium są ogólnie okrągłe, ale neanderydy nie. Zamiast tego mini-mózgi neandertalczyków miały wydłużone rurkowate struktury, które nadawały im kształt przypominający popcorn ”- powiedział Muotri.
Zauważył, że niektóre komórki neanderoidów migrowały również szybciej ze źródła podczas rozwoju, co może wyjaśniać niezwykłą formację popcornu. [Obrazy 3D: Odkrywanie ludzkiego mózgu]
Co więcej, Muotri dodał, że neanderydy nie miały tylu połączeń synaptycznych lub połączeń między neuronami i miały zmienione sieci neuronowe. Te cechy wyglądają podobnie do ludzkich mini mózgów pochodzących od osób z autyzmem - powiedział. Jednak trudno powiedzieć, co oznacza to podobieństwo, jeśli w ogóle - powiedział.
„Korelacja nie oznacza, że są one podobne” - powiedział Muotri. „Na tym etapie możemy tylko spekulować”.
Jednak badania są wciąż na wczesnym etapie i należy zauważyć, że projekt ma kilka ograniczeń, powiedział Svante Pääbo, dyrektor Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka w Lipsku w Niemczech, który nie był zaangażowany w badania..
„Organoidy nie są w stanie powiedzieć nam, jak funkcjonują mózgi dorosłych” - powiedział Pääbo magazynowi Science. On i jego koledzy pracują również nad stworzeniem mózgów mini neandertalczyków, a metoda może czasami wprowadzać niezamierzone mutacje, powiedział Pääbo..
Mimo to, dzięki kontrolowanym eksperymentom „Mam nadzieję, że pokonamy te wątpliwości” - powiedział Pääbo Science Magazine, dodając, że ma nadzieję porównać neanderydy z mini mózgami stworzonymi z szympansów lub ludzkich komórek.
Co dalej
Zespół Muotri mierzy się teraz z kolejnym wyzwaniem rodem z science fiction. Opracowali sposób, w jaki roboty mogą mierzyć elektryczne sygnały mózgowe wysyłane przez ludzkie mini mózgi. Łącząc roboty z mini mózgami, mają nadzieję stworzyć „pętlę uczenia się zwrotnego”, która pomoże mózgowi skierować robota tak, aby badał otoczenie.
„Ostatecznie chcemy porównać neandertalizowaną organoidę [z robotem], aby sprawdzić jej zdolność uczenia się” - powiedział Muotri.
Podsumowując, badania organoidów mogą ujawnić, które warianty genetyczne mają kluczowe znaczenie dla ludzkiego sukcesu. „Robiąc to systematycznie, dowiemy się, jakie zmiany genetyczne uczyniły nas wyjątkowymi ludźmi i dlaczego zostały one pozytywnie wyselekcjonowane” - powiedział Muotri.
Oryginalny artykuł na .