Beyninizi bir Neandertalden farklı kılan nedir?

Bilim adamları, DNA’mızda, atalarımızın zihinlerini Neandertallerin ve diğer soyu tükenmiş akrabaların zihinlerinden ayırmaya yardımcı olabilecek bir kusur keşfettiler.

Yeni bir rapora göre, son yüz binlerce yılda ortaya çıkan mutasyon, beynin daha karmaşık düşünme biçimlerimiz için kullandığımız kısmında daha fazla nöron gelişimini teşvik ediyor. ders çalışma Science dergisinde Perşembe günü yayınlandı.

Almanya, Dresden’deki Max Planck Moleküler Hücre Biyolojisi ve Genetiği Enstitüsü’nde nörobilimci ve çalışmanın yazarlarından biri olan Welland Huttner, “Bulduğumuz şey, bizi insan yapmaya kesinlikle katkıda bulunan bir gen” dedi.

İnsan beyni, mükemmel bir dil kullanmak ve gelecek için karmaşık planlar yapmak gibi diğer canlıların yapamayacağı şeyleri yapmamızı sağlar. Bilim adamları on yıllardır, bu karmaşık yeteneklerin nasıl geliştiğini anlamak için beynimizin anatomisini diğer memelilerinkiyle karşılaştırıyorlar.

İnsan beyninin en belirgin özelliği büyüklüğüdür – yaşayan en yakın akrabamız olan şempanzelerin dört katı büyüklüğündedir.

Beynimizin de farklı anatomik özellikleri vardır. Ön lob olarak bilinen gözlerimizin arkasındaki korteks alanı, en karmaşık düşüncelerimizden bazıları için gereklidir. göre 2018’den Çalışmaİnsan ön lobu, şempanzelerdeki aynı alandan çok daha fazla nöron içerir.

Ancak insanları yaşayan maymunlarla kıyaslamanın ciddi bir kusuru var: En son ortak atamız yaklaşık yedi milyon yıl önce şempanzelerle yaşadı. O zamandan beri olanları doldurmak için bilim adamları, homininler olarak bilinen en son atalarımızın fosillerine başvurmak zorunda kaldılar.

Paleoantropologlar, homininlerin kafataslarını inceledikten sonra, atalarımızın beyinlerinin önemli bir artış Yaklaşık iki milyon yıl önce başlayan bir boyut. Yaklaşık 600.000 yıl önce yaşayan insan boyutuna ulaştılar. En yakın soyu tükenmiş hominin akrabalarımızdan olan Neandertallerin beyinleri bizimki kadar büyüktü.

Ancak Neandertallerin beyinleri uzamıştı, insanlar ise daha küresel. Bilim adamları bu farklılıkların nedenini belirleyemezler. Bir olasılık, atalarımızın beyinlerinin farklı bölgelerinin boyut olarak değişmiş olmasıdır.

Son yıllarda, sinirbilimciler yeni bir bilgi kaynağı olan eski beyinleri araştırmaya başladılar: hominin fosillerinde korunan DNA parçaları. Genetikçiler tüm genomları yeniden yapılandırdılar. Neandertaller Doğulu kuzenlerinin yanı sıra, Denisovalılar.

Bilim adamları, genomlarımız ile Neandertallerin ve Denisovalıların genomları arasındaki potansiyel olarak önemli farklılıklara odaklandı. İnsan DNA’sı yaklaşık 19.000 gen içerir. Bu genler tarafından kodlanan proteinler, çoğunlukla Neandertaller ve Denisovalılarda bulunanlarla eşleşir. Ancak araştırmacılar, proteinin yapısını değiştiren 96 insana özgü mutasyon keşfettiler.

2017 yılında, Dr. Huttner’ın laboratuvarında araştırmacı olan Anneline Pinson, bu mutasyon listesine bakarken TKTL1 adlı bir geni değiştiren bir mutasyon fark etti. Bilim adamları, TKTL1’in gelişen insan korteksinde, özellikle ön lobda aktif hale geldiğini biliyorlar.

Dr. Benson, “Ön lobun bilişsel işlev için önemli olduğunu biliyoruz” dedi. “Yani bu onun ilginç bir aday olabileceğine dair iyi bir ipucuydu.”

Dr. Benson ve meslektaşları, farelerde ve kemirgenlerde TKTL1 ile ön deneyler yaptılar. Genin insan versiyonunu gelişmekte olan hayvanların beyinlerine enjekte ettikten sonra, farelerin ve kemirgenlerin daha fazla nöron üretmesine neden olduğunu buldular.

Daha sonra araştırmacılar, bir Dresden hastanesinde düşük yapmış kadınların rızasıyla elde edilen fetal beyin dokusunun parçalarını kullanarak insan hücreleri üzerinde deneyler yaptılar. Dr. Benson’ı kullanın moleküler makas Doku örneklerindeki hücrelerden TKTL1 genini kesmek için. Onsuz, insan beyin dokusu, nöronlara yol açan daha az sözde progenitör hücre üretir.

Son deneylerinde, araştırmacılar bir dosya oluşturmaya başladılar. Neandertal beyni gibi minyatür. Bir insan embriyonik kök hücresi ile başladılar ve TKTL1 genini insan mutasyonuna sahip olmayacak şekilde modifiye ettiler. Bunun yerine, Neandertaller, şempanzeler ve diğer memeliler de dahil olmak üzere akrabalarımızda bulunan mutasyonu taşıdı.

Daha sonra kök hücreyi, beyin organoidi adı verilen, gelişmekte olan bir beyin dokusu kütlesine dönüşmesini sağlayan bir kimyasallar banyosuna yerleştirdiler. Orijinal beyin hücrelerini üretti ve daha sonra nöron katmanlarından oluşan minyatür bir serebral korteks üretti.

Neandertal benzeri beyin organoidi, TKTL1’in insan versiyonuyla organoidden daha az nöron yaptı. Bu, TKTL1 geni mutasyona uğradığında atalarımızın ön lobda ek nöronlar üretebileceğini gösterir. Bu değişiklik beynimizin genel boyutunu artırmasa da, bağlantılarını yeniden düzenlemiş olabilir.

Çalışmaya dahil olmayan Belçika’daki Liège Üniversitesi’nden bir sinirbilimci olan Laurent Nguyen, “Bu gerçekten bir güç yolculuğu” dedi. “Böyle küçük bir değişikliğin nöron üretimi üzerinde önemli bir etkisi olması dikkat çekici.”

Yeni keşif, TKTL1’in tek başına bizi insan yapan şeyin sırrını sağladığı anlamına gelmiyor. Diğer araştırmacılar da 96 protein değiştirici mutasyon listesine bakıyor ve kendi deneylerini yürütüyor.

Dr. Huttner’ın laboratuvarının diğer üyeleri Temmuzda Diğer iki mutasyon, gelişmekte olan beyin hücrelerinin bölünme hızını değiştirir. geçen yılCalifornia San Diego Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, başka bir mutasyonun insan nöronlarının birbirleriyle yaptığı bağlantı sayısını değiştirdiğini keşfetti.

Diğer mutasyonlar da beynimiz için önemli olabilir. Örneğin, korteks geliştikçe, bireysel nöronların uygun nişlerini bulmak için göç etmeleri gerekir. Dr. Nguyen, insanlara özgü 96 mutasyondan bazılarının, hücre göçüne dahil olması muhtemel değiştirilmiş genler olduğunu kaydetti. Mutasyonlarımızın, nöronlarımızı Neandertal beynindeki nöronlardan farklı hareket ettirebileceğini düşünüyor.

“Hikayenin sonu olduğunu sanmıyorum,” dedi. “Beyin gelişimi açısından bizi insan yapan şeyin ne olduğunu anlamak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç olduğunu düşünüyorum.”