Новости

Исследование показало, почему человеческий мозг вырастает больше, чем у человекообразных обезьян

Используя выращенный в лаборатории мини-мозг, ученые из лаборатории молекулярной биологии Совета по медицинским исследованиям (Великобритания) выяснили, почему у людей мозг больше, чем у обезьян.

Исследование опубликовано в журнале Cell, коротко о нем рассказывает Live Science.

Около 5–8 млн лет назад люди и обезьяны разделились как виды. Через некоторое время после этого у людей начал развиваться мозг большего размера. Сейчас человеческий мозг примерно в три раза больше, чем мозг шимпанзе, наших ближайших ныне живущих родственников.

В период от 2,6 млн до 11 700 лет назад человеческий мозг пережил резкий скачок в росте, увеличившись вдвое. Существуют разные версии, почему развитие мозга произошло столь стремительно и что послужило толчком. Так, в частности, израильские ученые выдвинули гипотезу, что это случилось из-за вымирания крупных животных, вследствие чего человеку пришлось охотиться на мелкую и шуструю добычу.

Поскольку площадь поверхности мозга человека и обезьяны быстро увеличивается на ранних этапах развития, ученые ранее предполагали, что различия могут возникнуть вскоре после зачатия, до того, как клетки дифференцируются и превратятся в клетки мозга. Но поскольку ранняя ткань мозга человека и эмбриона обезьяны недоступна для исследований, предыдущие исследования в основном были сосредоточены на более поздних стадиях развития, когда уже сформировались нейроны.

Взглянуть на самые ранние стадии позволило создание в лабораторных условиях органоидов мозга из стволовых клеток.

В новом исследовании Сильвия Бенито-Квечински и ее команда вырастила «мини-мозги» шимпанзе, горилл и людей в лаборатории (это первый раз, когда был создан органоид мозга гориллы). Ученые создали эмбриоидные тельца, которые имитируют ранние стадии развития мозга — примерно через месяц после зачатия — до того, как стволовые клетки созреют в клетки мозга. Затем эти клетки поместили в гелевые матрицы и позволили им развиться в нейральные клетки-предшественницы, которые в конечном итоге при дальнейшем развитии эмбриона превратились бы в клетки мозга.

«Причина, по которой эти клетки-предшественницы интересны, заключается в том, что в конечном счете именно от их числа зависит количество генерируемых нейронов», — пояснила Бенито-Квечински.

Эти клетки-предшественницы имеют цилиндрическую форму, но по мере созревания они начинают удлиняться и приобретать форму веретена. Удлиненные клетки делятся намного медленнее, чем цилиндрические. В конце концов веретенообразные клетки становятся полностью развитыми нейронами.

Оказалось, что в мозге человека нервные клетки-предшественницы остаются в первой стадии на несколько дней дольше, чем у шимпанзе и горилл. За это дополнительное время клетки-предшественницы человека делятся больше, чем у обезьян, создавая больше будущих клеток мозга.

Причиной оказался ген ZEB2, который в органоидах мозга гориллы включается раньше, чем в органоидах человека. Когда исследователи задержали активацию ZEB2 в клетках-предшественницах горилл, переход в удлиненные клетки занял больше времени, в результате чего клетки органоидов горилл стали более похожими на человеческие.

Пока неизвестно, какие еще гены отвечают за этот процесс. Исследователи надеются понять, что регулирует экспрессию ZEB2 и почему этот ген экспрессируется у людей позже, чем у обезьян.

Фото: S.Benito-Kwiecinski

В мертвом человеческом мозге обнаружены «зомби-клетки»

Ученые: микрогравитация может лишить астронавтов способности распознавать эмоции

Читайте также
Эксперимент с монетками доказал, что объективно видеть мир невозможно
Эксперимент с монетками доказал, что объективно видеть мир невозможно
На философский вопрос ответили в лаборатории.
Названа важная биологическая функция фазы глубокого сна
Названа важная биологическая функция фазы глубокого сна
Хорошо выспаться, оказывается, еще более важно, чем считалось ранее.
Многократная потеря денег стимулировала пластичность коры головного мозга
Многократная потеря денег стимулировала пластичность коры головного мозга
Экономическая деятельность активизирует образование нейронных связей.