Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Nasze mózgi wytwarzają więcej neuronów niż mózgi neandertalczyków?

Rekomendowane odpowiedzi

Pojedyncza zmiana w jednym z aminokwasów w proteinie TKTL1 spowodowała, że w płatach czołowych Homo sapiens produkcja neuronów była większa niż u neandertalczyków. Odkrycie dokonane przez naukowców z Instytutu Molekularnej Biologii Komórkowej i Genetyki im. Maxa Plancka w Dreźnie może wyjaśniać, dlaczego to my jesteśmy jedynym gatunkiem człowieka, jaki obecnie chodzi po Ziemi.

Naukowcy od dziesięcioleci próbują odpowiedzieć na pytanie, co dało nam przewagę nad naszymi krewniakami. Wiemy, że nasze mózgi mają podobną wielkość do mózgów neandertalczyków, jednak niewiele wiemy o ich rozwoju i produkcji neuronów. Niedawno dowiedzieliśmy się, że mózg neandertalczyka popełniał podczas rozwoju więcej błędów, niż mózg człowieka współczesnego.

Uczeni z Drezna wykazali właśnie, że obecny u H. sapiens wariant proteiny TKTL1 – który od TKTL1 neandertalczyka różni się tylko jednym aminokwasem – zwiększa produkcję produkcję komórek progenitorowych w korze nowej, odpowiedzialnej za wiele procesów poznawczych. Jako, że TKTL1 jest szczególnie aktywna w płatach czołowych podczas rozwoju płodowego, naukowcy doszli do wniosku, że ta zmiana w pojedynczym aminokwasie spowodowała, że w płacie czołowym tworzącego się mózgu H. sapiens powstawało więcej neuronów niż w mózgach H. neanderthalensis.

Jeśli porównamy białka H. sapiens i naszych najbliższych krewnych – neandertalczyków i denisowian – zauważymy, że zmiany w sekwencji aminokwasów występują w bardzo niewielkiej liczbie protein. W większości przypadków nie wiemy, jakie jest znaczenie tych zmian.

Naukowcy z Drezna skupili się podczas swoich badań na TKTL1. Zauważyli, że we współczesnym wariancie tej proteiny w jednej z sekwencji występuje arginina, podczas gdy u neandertalczyków w tym miejscu jest lizyna. Postanowili więc zbadać, jakie znaczenie ma ta zmiana. Podczas badań wykorzystali mysie embriony. Do ich kory nowej wprowadzali albo TKTL1 właściwe dla H. sapiens albo neandertalczyków. Zauważyli, że u embrionów, którym wstrzyknięto proteinę od H. sapiens zwiększyła się liczba komórek gleju radialnego i ostatecznie mózgi tych embrionów miały więcej neuronów. Zjawiska takiego nie stwierdzono u embrionów z wstrzykniętym TKTL1 neandertalczyków.

Po tym odkryciu uczeni postanowili sprawdzić, jakie ma to znaczenie dla ludzkiego mózgu. Tutaj do badań użyli organoidów ludzkiego mózgu. Organoidy to komórki hodowane tak, by tworzyły miniaturowe uproszczone wersje narządów, które chcemy badać. W organoidach ludzkiego mózgu argininę w odpowiedniej sekwencji TKTL1 zastąpili lizyną, jak i neandertalczyków. Stwierdziliśmy, że w organoidach mózgu z neandertalską wersją TKTL1 pojawiło się mniej komórek gleju radialnego i, w konsekwencji, mniej neuronów, mówi Anneline Pinson. To nam pokazuje, że chociaż nie wiemy, ile neuronów miał mózg neandertalczyka, możemy przyjąć, że człowiek współczesny ma więcej neuronów w płacie czołowym – gdzie TKTL1 jest najbardziej aktywny – niż neandertalczyk, dodaje.

Badacze zauważyli również, że TKTL1 u człowieka współczesnego prowadzi do zmiany metabolizmu, w szczególności do stymulacji szlaku pentozofosforanowego co skutkuje zwiększoną syntezą kwasów tłuszczowych. W ten sposób, jak przypuszczają, TKTL1 zwiększa syntezę pewnych lipidów błony komórkowej, stymulujących proliferację komórek gleju gwiaździstego, a to w konsekwencji skutkuje większą liczbą neuronów. Prawdopodobne staje się więc przypuszczenie, że dzięki pojedynczej zmianie aminokwasu H. sapiens zyskał większe zdolności poznawcze, dzięki czemu wygrał rywalizację z innymi gatunkami człowieka.


« powrót do artykułu

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Opanowanie ognia to jeden z kluczowych momentów ludzkiej historii. Jednak pomiędzy samą umiejętnością jego rozpalania i kontrolowania, a powszechnym użytkowaniem – kiedy to ogień mógł rzeczywiście wpłynąć na ewolucję i historię człowieka – upłynęły setki tysięcy lat. Ogień przez setki milionów lat był na Ziemi zjawiskiem wyłącznie naturalnym. Jednak w czwartorzędzie coraz częściej był on celowo rozpalany przez ludzi, zmieniając ich dietę, umożliwiając produkcję narzędzi i adaptację do niskich temperatur, chroniąc przed zwierzętami, a w końcu kształtując też ekosystem poprzez zwiększenie częstotliwości przypadkowych czy też celowo wywoływanych pożarów. Poznanie historii jego stosowania pozwala więc lepiej poznać historię człowieka oraz naszej planety.
      Najstarsze powszechnie uznawane dowody na intencjonalne używanie ognia przez ludzi pochodzą sprzed około 1 miliona lat. Znajdują się one w jaskini Wonderwerk w RPA, którą zamieszkiwał Homo erectus. Na terenie dzisiejszego Izraela H. erectus lub H. naledi używał ognia być może już przed 800 tys. laty. Ślady ognia znaleziono też w Maroko przy szczątkach wczesnego H. sapiens sprzed 300 tys. lat. Natomiast na terenie Europy ogień był regularnie używany przez H. heidelbergensis już około 400 tys. lat temu.
      Przez niemal milion lat od jego opanowania dowody na intencjonalne używanie ognia są rzadkie. Jednak wszystko zmienia się około 50 tys. lat temu, a zmiana ta zbiega się z rozprzestrzenieniem się H. sapiens po całym świecie.
      Shoushu Jiang, Debo Zhao i ich koledzy z Chin, Niemiec, Szwecji i Francji postanowili zbadać historię ognia w północnej części Azji Wschodniej. Zauważyli, że pomiędzy 300 a 50 tysięcy lat temu częstotliwość pożarów w regionie jest ściśle powiązana z występowaniem pory mokrej i suchej. Na tej podstawie doszli do wniosku, że niewielkie wówczas grupy ludzkie nie używały zbyt intensywnie ognia, przez co miały niewielki wpływ na występowanie pożarów w regionie.
      Jednak od około 50 tys. lat temu zauważalny jest silny wpływ wzrostowy liczby pożarów, a co więcej, ich częstotliwość przestaje mieć związek z występowaniem monsunów. To wskazuje, że klimat przestał być głównym czynnikiem występowania pożarów. To raczej globalna ekspansja człowieka współczesnego, który wchodził w intensywne interakcje z miejscową populacją doprowadziła prawdopodobnie do powszechnego używania ognia w regionie. Podczas środkowego okresu morskiego piętra izotopowego (MIS) 3 mają miejsce widoczne zmiany technologiczne i kulturowe wśród mieszkańców północnej części Azji Wschodniej. Człowiek współczesny dotarł w tym czasie do serca północnych Chin i, co ważniejsze, mamy dowody na silną integrację oraz innowacje w wytwarzaniu narzędzi i używaniu ognia, czytamy w artykule opublikowanym na łamach PNAS.
      W zapisach archeologicznych sprzed 50 tys. lat powszechnie zaczyna pojawiać się ogień. Widać go w całej Eurazji, Australii i Oceanii. Zmienia się też skład pyłków roślinnych. Na stanowiskach z regiony Morza Południowochińskiego badacze znajdują znacznie więcej pyłku gatunków roślin, które dobrze radzą sobie z ogniem, rodzajów takich jak Artmisia (bylica), Eucalyptus (eukaliptus) czy Pinus (sosna). Ich odsetek wśród pyłków innych roślin jest wyraźnie większy niż we wcześniejszych okresach glacjałów i interglacjałów. A warunki to rozpowszechnienia się właśnie tych rodzajów mogły stworzyć częstsze pożary, z którymi inne rośliny gorzej sobie radzą.
      Do pierwszej większe migracji człowieka współczesnego z Afryki doszło około 120 tys. lat temu (morskie piętro izotopowe 5 - MIS5). Z tego okresu mamy w Eurazji dowody na niewielki wzrost używania ognia przez człowieka. Druga, znacznie większa migracja miała miejsce ok. 60 tys. lat temu (MIS3). Populacje H. sapiens stopniowo zaczęły zastępować neandertalczyków i denisowian. W samej Europie liczba stanowisk archeologicznych ze śladami użycia ognia jest w MIS3 aż czterokrotnie większa niż w MIS5. Dowody archeologiczne z Azji Wschodniej również wskazują na powszechne używanie ognia. Ekspansja H. sapiens wiązała się przecież nie tylko z wymianą genetyczną, ale również technologiczną i kulturową pomiędzy różnymi grupami ludzi. Rozpowszechnianie się ognia widoczne jest też w Australii zarówno w postaci dowodów na istnienie palenisk, jak i w zmianach pyłków roślinnych w osadach. Wiek tych dowodów jest zbieżny z przybyciem ludzi na ten kontynent.
      Uważamy, że rozprzestrzeniania się ludzi po całym świecie, wzrost ich populacji oraz pojawienie się glacjału przyczyniło się do rozpowszechnienia używania ognia od około 50 tys. lat temu. Ogień, jako jedna z najważniejszych adaptacji technologicznych, prawdopodobnie umożliwiał przetrwanie i dawał przewagę konkurencyjną człowiekowi współczesnemu nad zastanymi grupami ludzkimi. Zwiększał on dostęp do zasobów, pozwalał na modyfikację środowiska i w ten sposób wspierał wzrost populacji i umożliwiał jej powodzenie, podsumowują autorzy badań.
      Źródło: Onset of extensive human fire use 50,000 y ago, https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2500042122

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Człowiek współczesny pochodzi nie od jednej, a co najmniej od 2 populacji przodków, których linie ewolucyjne najpierw się rozeszły, a następnie połączyły. Naukowcy z University of Cambridge znaleźli dowody genetyczne wskazujące, że współczesny H. sapiens pochodzi z połączeniu dwóch dawnych populacji, które miały wspólnego przodka, 1,5 miliona lat temu doszło do ich rozdzielenia się, a 300 000 tysięcy lat temu do połączenia. Od jednej z tych linii ewolucyjnych dziedziczymy ok. 80% genów, a od drugiej otrzymaliśmy 20 procent.
      Przez ostatnie dziesięciolecia uważano, że H. sapiens powstał w Afryce około 200–300 tysięcy lat temu i pochodził z jednej linii przodków. Jednak badania, opublikowane na łamach Nature Genetics, przeczą temu poglądowi. Nasze badania pokazują, że ewolucja człowieka jest bardziej złożona, zaangażowane w nią były różne grupy, które przez ponad milion lat rozwijały się osobno, a później połączyły, dając początek człowiekowi współczesnemu, mówi profesor Richard Durbin.
      Autorzy skupili się na przeanalizowaniu całego genomu współcześnie żyjących ludzi i właśnie w nim zauważyli obecność dwóch populacji naszych przodków. Genom, który poddano analizie pochodził z 1000 Genomes Project, w ramach którego sekwencjonowano DNA różnych populacji żyjących obecnie w Azji, Afryce, Europie i obu Amerykach. Naukowcy stworzyli model komputerowy – cobraa – który pokazywał, w jaki sposób różne populacje łączyły się i dzieliły w trakcie ewolucji naszego gatunku. W ten sposób odkryli dwie populacje macierzyste, które dały nam początek. Analiza ujawniła też zmiany, jakie zachodziły przez ostatnich 1,5 miliona lat.
      Zaraz po tym, jak obie populacje naszych przodków się rozdzieliły, w jednej z nich pojawił się silny efekt wąskiego gardła, co sugeruje duży spadek liczebności. Populacja ta była bardzo niewielka i przez kolejny milion lat powoli się rozrastała. Ale to właśnie ona dostarczyła około 80% materiału genetycznego współczesnego człowieka. I wydaje się, że to od niej pochodzą neandertalczycy i denisowianie, mówi profesor Aylwyn Scally.
      Badania pokazały też, że geny odziedziczone po drugiej z populacji często poddawane były selekcji negatywnej, podczas której usuwane są szkodliwe mutacje. Mimo to, geny tej populacji, która w mniejszym stopniu buduje nasze DNA, szczególnie geny związane z funkcjonowaniem mózgu i układu nerwowego, mogły odegrać kluczową rolę w naszej ewolucji, wyjaśnia główny autor badań, doktor Trevor Cousins.
      Kim mogli więc być nasi przodkowie? Skamieniałości wskazują, że takie gatunki jak H. erectus i H. heidelbergensis żyły w tym czasie w Afryce i innych regionach. Być może to one dały nam początek? Jednak by to stwierdzić, potrzeba będzie jeszcze wielu badań.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Pochodzenie języka wciąż stanowi tajemnicę. Nie wiemy, kiedy nasi przodkowie zaczęli mówić, czy jesteśmy jedynym gatunkiem na Ziemi zdolnym do złożonej komunikacji głosowej. Nie wiemy też, czy jesteśmy jedynym gatunkiem hominina, który posługiwał się zaawansowaną mową. Wiemy za to, że nasi najbliżsi kuzyni, neandertalczycy, posiadali struktury anatomiczne konieczne do produkcji mowy oraz wariant genu łączony ze zdolnością mówienia. Jednak dotychczasowe badania sugerują, że ich zdolności językowe były bardzo ograniczone w porównaniu z naszymi. Co więc spowodowało, że potrafimy posługiwać się niezwykle złożoną mową? Niewykluczone, że tę zdolność zawdzięczamy... wariantowi pewnego białka.
      W Nature Communications ukazał się interesujący artykuł autorstwa naukowców z The Rockefeller University, w którym opisują oni swoje badania nad ludzkim wariantem proteiny NOVA1. To specyficzne dla neuronów białko zaangażowane w dojrzewanie i metabolizm RNA. Jest ono niezbędne do prawidłowego rozwoju. U człowieka współczesnego występuje właściwa tylko dla naszego gatunku zmiana. Na 197. aminokwasie NOVA1 u Homo sapiens występuje walina tam, gdzie u denisowian i neandertalczyków znajduje się izoleucyna.
      Uczeni z Rockefellera postanowili zbadać wpływ tej zmiany na fizjologię. Stworzyli więc myszy posiadające specyficzny dla ludzi wariant NOVA1 i przeanalizowali zmiany molekularne i behawioralne, jakie to za sobą pociągnęło.
      Stwierdzili, że ten specyficzny dla nas wariant spowodował pojawienie się u myszy zmian w regionach mózgu odpowiedzialnych za wokalizację. Te zmiany na poziomie molekularnym miały swoje konsekwencje w zachowaniu zwierząt. Wokalizacje zarówno młodych, jak i dorosłych myszy były inne niż naturalne. Nasze odkrycie sugeruje, że ten specyficzny dla ludzi wariant NOVA1 może być częścią procesów ewolucyjnych, jakie zaszły u naszego przodka, i możliwe jest że procesy te brały udział w rozwoju języka mówionego, stwierdzają autorzy badań.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Gdy niedawno 9-letni Ben Witten odwiedził Worthing Museum, na wystawie poświęconej epoce kamienia zauważył coś znajomego. Tamtejsze pięściaki przypominały błyszczący kamień, który znalazł kilka lat wcześniej na plaży i od tego czasu miał w swoim pokoju. Po powrocie do domu wysłał kuratorowi Jamesowi Sainsbury'emu zdjęcie swojego kamienia. Okazało się, że chłopiec znalazl na plaży pięściak, pochodzący prawdopodobnie z końca środkowego paleolitu.
      Byliśmy na plaży, rozglądałem się i zauważyłem lśniący krzemień. Pomyślałem, że wygląda inaczej niż pozostałe kamienie, wspomina Ben. Chłopiec zabrał go do domu i przez lata gubił go i odnajdował w swoim pokoju.
      Eksperci z muzeum stwierdzili, że Ben miał wyjątkowe szczęście. Znalazł bowiem wyjątkowe narzędzie neandertalczyków. Na tyle rzadkie, że większość archeologów nie może pochwalić się takim znaleziskiem. W Sussex rzadko znajdujemy neandertalskie pięściaki. To pierwsze takie znalezisko od lat, mówi kurator Sainsbury.
      Pięściak Bena nosi niewielkie oznaki użytkowania. Ne wiadomo, w jaki sposób trafił na plażę. Być może został przypadkiem wydobyty podczas prac przy wzmocnieniu nabrzeża, a może został wyrzucony przez neandertalczyka tam, gdzie go znaleziono.
      Chłopiec wypożyczył muzeum swoje znalezisko. Przez kilka miesięcy pięściak będzie wystawiany, a później wróci do Bena.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...