Почему у нас большие головы?
Модель показала, почему мозг человека больше, чем у обезьян
Мария Кривоченко, Naked Science
При рождении в мозге человека примерно в три раза больше нейронов, чем у новорожденных шимпанзе и горилл, хотя у нас и приматов схожие сроки беременности. Чтобы понять, почему это произошло, ученые из Лаборатории молекулярной биологии MRC в Кембридже, Великобритания, вырастили миниатюрные органоиды мозга. Так они имитировали развитие органов обезьян и человека.
Подробности работы опубликованы в журнале Cell (Benito-Kwiecinski et al., An early cell shape transition drives evolutionary expansion of the human forebrain).
Для начала ученые собрали нейроны гориллы, шимпанзе и человека и генетически перепрограммировали их так, чтобы те напоминали клетки эмбрионов, то есть индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК). «Мы как бы обманули их и заставили думать, что они вновь эмбриональные», – объяснила Мэдлин Ланкастер, руководитель исследования.
Затем команда вырастила органоиды, используя иПСК. Подобно настоящему, модель человеческого мозга выросла больше, чем у горилл и шимпанзе, через два дня. К пяти неделям органоиды человеческого мозга были примерно в два раза больше, размером около четырех миллиметров в поперечнике.
В возрасте пяти недель органоиды человеческого мозга (слева) намного больше, чем у гориллы (вверху справа) и шимпанзе (внизу справа). Рисунок из статьи в Cell.
«Ранняя стадия развития обычно недоступна, – рассказала Ланкастер. – Это что-то вроде черного ящика в биологии человека. К тому же мы очень мало знаем об этой стадии у горилл и шимпанзе. Обычно мы даже не знаем, беременна ли горилла так рано».
Затем исследователи проанализировали гены в органоидах мозга и обнаружили различия в экспрессии гена ZEB2. Органоиды гориллы и шимпанзе включали его раньше, чем человеческие. Оказалось, ZEB2 контролирует форму и подвижность клеток-предшественников нейронов. По сути, когда он включен, предшественники перестают размножаться раньше. Человеческие клетки включают этот ген позже и дольше находятся в состоянии предшественников. Благодаря этому в процессе развития эмбриона нейронов становится больше – и увеличивается размер мозга.
Чтобы убедиться, что ZEB2 ответственен за рост мозга, команда включила его раньше в органоидах человека, а позже – в органоидах гориллы. В итоге человеческие клетки стали похожи на клетки обезьян – и наоборот. Ученые отметили, что выращенные органоиды – лишь модель, поэтому они не имитируют работу реального мозга. Однако их достаточно, чтобы исследовать ключевые стадии развития этого органа.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru