Neandertalni geni razlagajo okroglost modernih človeških možganov

Naraščajoče raziskave kažejo, da v mnogih pogledih Homo sapiens niso tako drugačni od našega bližnjega sorodnika Homo neanderthalensis. Podobno kot živi ljudje, so neandertalci ustvarili umetnost, izrazili kulturo in skrbeli za člane svoje skupnosti. Od njih pa se razlikujemo na dva, morda povezana načina - obliko naših lobanj in dejstvo, da nismo izumrli.

To je zato, ker lobanje, ključno, držijo možgane. Sodobne človeške lobanje imajo okroglo kroglasto obliko, medtem ko so lobanje neandertalcev podaljšane. V študiji, objavljeni v sredo Trenutna biologija mednarodna skupina znanstvenikov je prva prepoznala genetske dejavnike, ki so verjetno privedli do teh prepričljivih razlik v obliki. Po drugi strani pa so nas pripeljali korak bližje k razumevanju tega, kaj pomeni biti član naših različnih vrst.

“Motivacija za raziskovanje edinstvene oblike človeškega možganskega nosilca je v tem, da predstavlja eno izmed najbolj uveljavljenih in jasno opredeljenih anatomskih značilnosti, ki razlikujejo med seboj. Homo sapiens iz drugih človeških vrst, ”je povedal prvi avtor in biološki antropolog dr. Philipp Gunz Inverse.

Gunz deluje kot raziskovalec na inštitutu Max Planck za evolucijsko antropologijo. Lobanje, pojasnjuje, so okna v biologijo možganov. Znanstveniki so vedeli, da imajo neandertalci in moderni ljudje lobanje različnih oblik, toda ker se možgansko tkivo ne fosilizira, je osnovna biologija še vedno nedosegljiva. Tako je ekipa prevzela interdisciplinarni pristop, ki je združil analizo fosilnih lobanj s slikanjem možganov in sodobnim sekvenciranjem genov.

Pomembno je omeniti, da naši možgani niso bili vedno globularni. Najstarejši Homo sapiens fosili, najdeni v Maroku in datirani pred približno 300.000 leti, so endokranialni količine ki sodijo v območje današnjih ljudi, vendar endokranialno oblike ki so podolgovati. To pomeni, da so imeli velike možgane, ne pa okrogle. Prejšnje delo, ki ga je opravil Gunz, kaže, da so se moderne velikosti možganov pojavile pred približno 300.000 leti, vendar so se globularni možgani pojavili pred približno 40.000 leti - približno istem času, ko so izumrli neandertalci.

Gunz pravi, da je presenetljiva sprememba Homo sapiens endokranialne oblike verjetno odražajo "evolucijske spremembe v organizaciji struktur človeških možganov, morda celo na natančen način, da so različna področja med seboj povezana."

Da bi raziskala to idejo, je ekipa razvila dogovorjeno merilo globularnosti z ustvarjanjem virtualnih odtisov notranjosti neandertalskih in sodobnih človeških možganskih možganov. Nato so izmerili globularnost možganov 4.469 živih ljudi s pomočjo MRI skeniranja možganov. Znanstveniki so preučevali tudi DNK teh udeležencev - iskali fragmente starodavne neandertalske DNK z upanjem, da lahko obstaja povezava med neandertalskim prednikom in možgansko obliko. Čeprav so neandertalci izumrli, njihova genetska zapuščina živi zaradi starih poskusov z anatomsko modernimi ljudmi.

Znanstveniki so odkrili, da kljub temu, da imajo vsi živi ljudje oblike lobanje, ki so izrazito drugačne od neandertalskih lobanj, se sodobni ljudje razlikujejo po stopnji možganske globularnosti. Poleg tega so odkrili, da so med živimi ljudmi fragmenti DNK neandertalcev na kromosomih 1 in 18 povezani z zmanjšati globularnost.

»Podobno kot na druge vidike anatomije možganov na stopnjo globularnosti verjetno vplivajo razlike v številnih različnih genih, vsaka z majhnim učinkom,« pojasnjuje Gunz. "Učinki vsakega pripadajočega neandertalskega fragmenta so bili subtilni, vendar jih je bilo mogoče zaznati zaradi uporabe velike velikosti vzorca v naši študiji."

Ti fragmenti neandertalcev so bili nato povezani z spremenjeno aktivnostjo genov v tkivih možganske strukture, vključno s putameni v bazalnih ganglijih in cerebelumu. Geni, ki jih fragmenti povezujejo z UBR4 in PHLPPI, igrajo pomembno vlogo pri razvoju možganov - in verjetno je, da je tukaj povezava med možgansko globularnostjo in možganskimi mehanizmi. Bazalni gangliji prispevajo k kognitivnim funkcijam, kot so učenje in načrtovanje spretnosti, mali možgani, ki vsebujejo 50 odstotkov nevronov možganov, pa so pomembni za obdelavo jezika in delovni spomin.

Gunz poudarja, da so učinki prenašanja neandertalskih delcev, ki vplivajo na možgansko obliko, v najboljšem primeru subtilni - in njihova osredotočenost na globularnost ni bila motivirana z „idejo, da lahko oblika možganov pove nekaj preprostega o našem vedenju.“ Medtem ko drugi znanstveniki trdijo, da okrogli, izbočeni možgani ljudi so nam lahko dali socialno in kognitivno stopnjo nad neandertalci, Gunz meni, da »ni razloga, da bi pričakovali kakršno koli neposredno povezavo med celotno možgansko obliko in vedenjem«.

Vendar ugotovitve kažejo, da so razvojni mehanizmi verjetno prispevali k razvoju moderne oblike in funkcije možganov - kar nam je omogočilo, da smo občutek, ki misli, da smo danes ljudje. Ekipa načrtuje nadaljevanje študija genov, povezanih z globularnostjo, z upanjem, da bodo razkrili druge načine, na katere je ta lastnost povezana s človeško biologijo. Smo edini ljudje, ki so ostali na Zemlji - in zakaj je še vedno skrivnost.