Sciencemag.cz
Doporučujeme
Malé genetické rozdíly mohou mít velké následky. Další studie se pokouší vysvětlit rozdíly mezi Homo sapiens a neandrtálci.
Předpokládáme, že neandrtálci se Homo sapiens z hlediska kognitivních schopností nevyrovnali. Proč, když měli stejně velký nebo i větší mozek? Logicky protože měli „něco v mozku jinak“. Samozřejmě existují i opačné názory, že totiž neandrtálci nebyli nijak hloupější a za jejich vymezením stála spíše náhoda, prostě jich bylo málo atd., ovšem tento pohled na věc je dost v menšině. I když jsou rozdíly v genomu neandrtálců a Homo sapiens minimální, některá z těchto změn nejspíš odpovídá i za zvýšení kognitivních schopností v závěru lidské evoluce.
Za předpokladu, že se mozek při vzniku druhu Homo sapiens ještě nějak podstatněji změnil, dává smysl zaměřit se na to, jak se zde v průběhu jeho vývoje (míněno ontogenezi) tvoří neurony. Nová studie vědci z Ústavu Maxe Plancka pro molekulární buněčnou biologii a genetiku v Drážďanech nyní tvrdí, že důležitou roli přitom může hrát protein TKTL1 (transketolase-like). Moderní lidská varianta TKTL1, která se od neandertálské varianty liší pouze jedinou aminokyselinou (Homo sapiens má na daném místě arginin, neandrtálci lysin), zvyšuje v mozku Homo sapiens počet jednoho typu mozkových progenitorových buněk, tzv. bazálních radiálních glií. Bazální radiální gliové buňky vytvářejí většinu neuronů ve vyvíjející se neokortexu (mozkové kůře), tedy části mozku, která je klíčová pro mnoho kognitivních schopností. Vzhledem k tomu, že aktivita TKTL1 je obzvláště vysoká v čelním laloku mozku plodu člověka, dospěli vědci k závěru, že jediná aminokyselinová záměna vede k větší produkci neuronů ve vyvíjejícím se čelním laloku neokortexu u moderních lidí ve srovnání s neandertálci.
Hlavní autorka nové studie Anneline Pinsonová a její kolegové zkoumali význam této jediné záměny aminokyseliny tak, že do neokortexu myších embryí vnesli buď moderní lidskou, nebo neandertálskou variantu TKTL1. V prvním případě se produkce bazálních radiálních gliových buněk zvýšila, ve druhém ne. Mozky myších embryí s moderní lidskou variantou TKTL1 obsahovaly více neuronů.
Poté vědci zkoumali význam těchto účinků pro vývoj lidského mozku. V lidských mozkových organoidech nahradili arginin v moderním lidském TKTL1 lysinem. Opět se ukázalo, že následkem toho se bude tvořit méně bazálních radiálních gliových buněk a v důsledku toho také méně neuronů. I když nevíme, kolik neuronů měl mozek neandertálců, můžeme předpokládat, že moderní lidé jich mají v čelním laloku mozku, kde je aktivita TKTL1 nejvyšší, ve srovnání s neandertálci více.
Co se týče konkrétních biochemických mechanismů: TKTL1 u moderních lidí zřejmě mění metabolismus tak, že zvyšuje syntézu mastných kyselin a speciálně jednoho typu membránových lipidů, což zase umožňuje vytvářet více bazálních radiálních gliových buněk.
Na podobné téma viz také: Neandrtálci mohli mít chybovější neurony
Anneline Pinson et al, Human TKTL1 implies greater neurogenesis in frontal neocortex of modern humans than Neandertals, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abl6422. www.science.org/doi/10.1126/science.abl6422
Brigitte Malgrange et al, Scaling brain neurogenesis across evolution, Science (2022). DOI: 10.1126/science.ade4388, www.science.org/doi/10.1126/science.ade4388
Zdroj: Max Planck Society / Phys.org
