Как люди развивают мозг большего размера, чем другие обезьяны

В исследовании, опубликованном в журнале Cell, сравнивались органоиды мозга – трехмерные ткани, выращенные из стволовых клеток, которые моделируют раннее развитие мозга, – которые были выращены из стволовых клеток человека, гориллы и шимпанзе.
Органоиды человеческого мозга, как и настоящий мозг, выросли намного больше, чем органоиды других обезьян.
Доктор Мэдлин Ланкастер из Лаборатории молекулярной биологии MRC, которая руководила исследованием, сказала: «Это первое понимание того, чем отличается развивающийся человеческий мозг, что отличает нас от наших ближайших живых родственников, других человекообразных обезьян. Самая разительная разница между нами и другими обезьянами заключается в том, насколько велик наш мозг."

На ранних стадиях развития мозга нейроны состоят из стволовых клеток, называемых нейральными предшественниками. Эти клетки-предшественники изначально имеют цилиндрическую форму, что позволяет им легко разделяться на идентичные дочерние клетки одинаковой формы.

Чем больше нейронные клетки-предшественники умножаются на этой стадии, тем больше нейронов будет позже.

По мере созревания клеток и замедления их размножения они удлиняются, образуя форму растянутого конуса мороженого.

Ранее исследования на мышах показали, что их нервные клетки-предшественники созревают и приобретают коническую форму и замедляют свое размножение в течение нескольких часов.
Теперь органоиды мозга позволили исследователям раскрыть, как это развитие происходит у людей, горилл и шимпанзе.

Они обнаружили, что у горилл и шимпанзе этот переход занимает много времени, примерно за пять дней.
Предшественники человека еще больше задержались в этом переходе, занимая около семи дней. Клетки-предшественники человека сохраняли свою цилиндрическую форму дольше, чем у других человекообразных обезьян, и за это время они чаще делятся, производя больше клеток.

Эта разница в скорости перехода от нейронных предшественников к нейронам означает, что у человеческих клеток больше времени для размножения. Это может быть в значительной степени ответственным за примерно в три раза большее количество нейронов в мозге человека по сравнению с мозгом гориллы или шимпанзе.
Доктор Ланкастер сказал: «Мы обнаружили, что отсроченного изменения формы клеток в раннем мозге достаточно, чтобы изменить ход развития, помогая определить количество образованных нейронов.

"Примечательно, что относительно простое эволюционное изменение формы клеток может иметь серьезные последствия для эволюции мозга. Я чувствую, что мы действительно узнали что-то фундаментальное о вопросах, которые меня интересовали столько, сколько я себя помню – что делает нас людьми."
Чтобы раскрыть генетический механизм этих различий, исследователи сравнили экспрессию генов – какие гены включаются и выключаются – в органоидах головного мозга человека с другими обезьянами.
Они выявили различия в гене под названием «ZEB2», который в органоидах мозга горилл активизировался раньше, чем в органоидах человека.

Чтобы проверить действие гена на клетки-предшественники горилл, они отсрочили действие ZEB2. Это замедлило созревание клеток-предшественников, из-за чего органоиды мозга гориллы развивались более аналогично человеческим – медленнее и крупнее.

И наоборот, более быстрое включение гена ZEB2 в человеческих клетках-предшественниках способствовало преждевременному переходу в человеческие органоиды, так что они развивались больше как органоиды обезьян.
Исследователи отмечают, что органоиды являются моделью и, как и все модели, не полностью воспроизводят реальный мозг, особенно зрелую функцию мозга. Но что касается фундаментальных вопросов о нашей эволюции, то эти ткани мозга в тарелке дают беспрецедентное представление о ключевых стадиях развития мозга, которые невозможно было бы изучить в противном случае.
Доктор Ланкастер был частью команды, создавшей первые органоиды мозга в 2013 году.

Это исследование финансировалось Советом по медицинским исследованиям, Европейским исследовательским советом и британским центром онкологических исследований.

7 комментариев к “Как люди развивают мозг большего размера, чем другие обезьяны”

  1. Очень признателен, что просветили, и, самое главное, кстати в урочный час. Поварить котелком только, 6 лет уже в сети интернет, но про данное первый раз чую.

Оставьте комментарий