Большой мозг сапиенсов дал им (нам) огромное эволюционное преимущество. Мы, люди, гордимся своим большим мозгом, который отвечает за нашу способность планировать заранее наши действия, сотрудничать и творить, пишет Science.
Внутри нашего черепа упаковано в среднем 86 миллиардов нейронов — в три раза больше, чем у наших кузенов-приматов.
Но как нам удается развивать так много клеток мозга? Исследователи подошли на шаг ближе к ответу на этот вопрос.
Новое исследование показывает, что замена одной лишь аминокислоты в метаболическом гене помогает нашему мозгу развивать больше нейронов, чем у других млекопитающих, и больше, чем у наших вымерших родственников, неандертальцев.
То, что делает наш мозг человеческим, в течение многих лет интересовало нейробиолога Виланда Хаттнера из Института молекулярно-клеточной биологии и генетики им. Макса Планка (г.Дрезден, Саксония, ФРГ). В 2016 году его команда обнаружила, что мутация в гене ARHGAP11B, которая есть у современых людей и была у неандертальцев и денисовцев, но не у других приматов, вызывает большее производство клеток-предшественников, которые развиваются в нейроны.
Но дело не только в размере мозга. Наш мозг примерно такой же по объему как у неандертальцев. Однако именно мы, сапиенсы, создавали и создаем сложные технологии, которые позволяют доминировать среди других млекопитающих. В чем же главное преимущество?
Виланд Хаттнер и его команда задались целью найти генетические различия между неандертальцами и современными людьми, особенно в клетках, дающих начало нейронам неокортекса.
Эта область за лбом является самой большой и недавно развившейся частью нашего мозга, где и происходят основные когнитивные процессы.
Команда сосредоточилась на гене TKTL1, который у современных людей имеет одну аминокислотную замену — с лизина на аргинин. Такого нет ни у неандертальцев, ни у других млекопитающих.
Анализируя ранее опубликованные данные, исследователи обнаружили, что TKTL1 в основном экспрессируется в клетках-предшественниках, называемых базальной радиальной глией, которые дают начало большинству нейронов коры во время развития.
Исследователи ввели как человеческую, так и архаичную версии гена мышам, которые обычно не экспрессируют ни одну из форм во время развития. Мозг мыши с человеческой версией производил больше базальной радиальной глии, которая, в свою очередь, развилась в большее количество кортикальных нейронов, чем у мышей с архаичной версией.
Команда также задалась вопросом, влияет ли TKTL1 на глубокую складчатость человеческого мозга, геометрию, которая позволяет нам сжимать дополнительные нейроны внутри нашего черепа. У мышей эти складки полностью отсутствуют, но у хорьков, несмотря на архаичную версию TKTL1, они есть.
Когда исследователи ввели хорькам человеческую версию гена, у животных образовалось больше кортикальных нейронов и увеличились мозговые складки.
“Я не ожидала увидеть увеличение [складок]”, — говорит первый автор публикации Аннелин Пинсон, постдок в Max Planck. По ее словам, наблюдать это было поразительно.
Открытие “подчеркивает, что этот ген играет важную роль” в формировании нашего большого мозга, говорит Хаттнер.
Однако Кристоф Цолликофер, палеоантрополог из Цюрихского университета, полагает, что полученные командой Хаттнера данные не могут разрешить споры об умственных способностях неандертальцев. Размер мозга и количество нейронов не всегда приводят к более высокому интеллекту. По мнению Цолликофера, разгадку тайны мощного интеллекта сапиенсов следует искать в количестве связей между нейронами мозга.
Пинсон и Хаттнер признают это, но, по убеждению Хаттнера “наличие большего количества нейронов, вероятно, тоже неплохо”. И почему их так много в человеческом мозге, теперь известно.
Как сообщалось ранее, международная группа ученых сообщила о том, что в грязи пещер может содержаться неповрежденная ДНК древних людей.