Τους δημιουργούν μεγαλύτερους εγκεφάλους μαϊμού με τη βοήθεια ενός ανθρώπινου γονιδίου
Οι επιστήμονες έχουν μεγαλώσει τους εγκεφάλους των πιθήκων δίνοντας στα έμβρυα marmoset ένα γονίδιο που είναι μοναδικό για τον άνθρωπο. Μπορεί να ακούγεται σαν η αρχή ενός πλανήτη των πιθήκων, αλλά η έρευνα θα μπορούσε να ρίξει φως στο πώς αυτό το εξαιρετικά σημαντικό γονίδιο βοήθησε να μας κάνει ανθρώπους.
Αναφέροντας το έργο τους στο περιοδικό Science, επιστήμονες στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Γενετικής του Max Planck εξέφρασαν το γονίδιο σε έμβρυα ηλικίας 101 ημερών (ακόμα 50 ημέρες πριν από τη γέννηση) κοινών μαρμοσέττων και διαπίστωσαν ότι παράγει μια διευρυμένη νεοκάρτα, ένα μέρος του εγκεφαλικού φλοιού που είναι εξαιρετικά μεγαλύτερο στους ανθρώπους σε σύγκριση με άλλα πρωτεύοντα και είναι υπεύθυνο για προηγμένες γνωστικές ικανότητες, όπως η λογική και η γλώσσα.
Το εν λόγω γονίδιο είναι το ARHGAP11B, το οποίο βοηθά στη δημιουργία ενός διευρυμένου νεοφλοιού, ενεργοποιώντας τα βλαστικά κύτταρα του εγκεφάλου να σχηματίσουν περισσότερα βλαστικά κύτταρα. Δεδομένης της σπουδαιότητας ενός μεγάλου νεοφλοιού στην ανάπτυξη των γνωστικών δεξιοτήτων της ανθρωπότητας, πιστεύεται ότι το γονίδιο διαδραμάτισε θεμελιώδη ρόλο στην εξελικτική ιστορία των ανθρώπων και άλλων στενά συνδεδεμένων ομολόγων.
Το ARHGAP11B είναι ένα γονίδιο ειδικό για τον άνθρωπο που εμφανίστηκε στη γενεαλογία μας μετά την απόκλιση από τους χιμπατζήδες, αλλά πριν από τη διάσπασή μας από τους Νεάντερταλ και Ντενισοβάν, που σημαίνει ότι αυτοί οι εξαφανισμένοι συγγενείς είχαν επίσης το «γονίδιο μεγάλου εγκεφάλου».
Το γονίδιο είχε προηγουμένως εκφραστεί σε ποντίκια και κουνάβια, αλλά αυτή είναι η πρώτη φορά που έχει αποδειχθεί ότι έχει το ίδιο αποτέλεσμα που διευρύνει τον εγκέφαλο σε πρωτεύοντα πλην του ανθρώπου.
Κανονικοί (αριστερά) και ARHGAP11B-διαγονιδιακοί (δεξιά) εμβρυϊκοί εγκέφαλοι. Οι ράβδοι κλίμακας αντιπροσωπεύουν 1 χιλιοστό.
«Βρήκαμε πράγματι ότι ο νεο-φλοιός του κοινού μυελού στο μυαλό διευρύνθηκε και η επιφάνεια του εγκεφάλου διπλώθηκε. Η πλάκα του φλοιού ήταν επίσης παχύτερη από το κανονικό,» δήλωσε ο Michael Heide, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Επιπλέον, θα μπορούσαμε να δούμε αυξημένους αριθμούς βασικών ακτινωτών προγόνων γλοίας στην εξωτερική υποκοιλιακή ζώνη και αυξημένους αριθμούς νευρώνων ανώτερου στρώματος. Αυτός ο τύπος φλοιώδους νευρώνα αυξάνεται στην εξέλιξη των πρωτευόντων".
Οι επιστήμονες είχαν από καιρό μυστικοποιηθεί ως προς το πότε και πώς αυτό το κρίσιμο γονίδιο έφτασε στην ιστορία μας, αλλά το 2016, ερευνητές από το Ινστιτούτο Μοριακής Κυτταρικής Βιολογίας και Γενετικής του Max Planck διαπίστωσαν ότι η ικανότητα ανάπτυξης του εγκεφάλου πιθανώς εξελίχθηκε από μια μετάλλαξη που προέκυψε απλώς 1,5 εκατομμύριο έως 500.000 χρόνια πριν.
«Η μετάλλαξη ενός μεμονωμένου γενετικού γράμματος, δηλαδή η αλλαγή από C σε G, στο γονίδιο ARHGAP11B οδηγεί στην απώλεια 55 νουκλεοτιδίων στο σχηματισμό του αντίστοιχου αγγελιαφόρου RNA», εξήγησε ο Wieland Huttner, του οποίου το εργαστήριο οδήγησε όλες τις μελέτες στο γονίδιο που αναφέρεται σε αυτό το άρθρο. "Αυτό οδηγεί σε μια μετατόπιση στο πλαίσιο ανάγνωσης, το οποίο με τη σειρά του οδηγεί στην ανθρώπινη, λειτουργικά απαραίτητη αλληλουχία 47 αμινοξέων στην πρωτεΐνη."
«Αυτές οι σημειακές μεταλλάξεις εμφανίζονται σχετικά συχνά, αλλά στην περίπτωση του ARHGAP11B τα πλεονεκτήματά του να σχηματίσουν μεγαλύτερο εγκέφαλο φαίνεται να έχουν επηρεάσει άμεσα την ανθρώπινη εξέλιξη», πρόσθεσε ο Huttner.
Οι ερευνητές ήθελαν επίσης να επισημάνουν ότι τα εμβρυϊκά έμβρυα που παρουσιάστηκαν σε αυτό το πείραμα αντιμετωπίστηκαν με τη χρήση υψηλών ηθικών προτύπων και δεν τέθηκαν σε εφαρμογή.
"Το να τους αφήσω να γεννηθούν, κατά τη γνώμη μου, θα ήταν ανεύθυνο ως πρώτο βήμα", δήλωσε ο Χάτνερ στο Inverse . "επειδή δεν ξέρετε τι είδους αλλαγή συμπεριφοράς θα λάβουν".
Tags:
video