Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Nasze mózgi wytwarzają więcej neuronów niż mózgi neandertalczyków?

Recommended Posts

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badania nad dietą paleolitycznych łowców-zbieraczy, zarówno H. sapiens jak i H. neanderthalensis, koncentrowały się głównie na konsumpcji mięsa. Od dawna bowiem identyfikowano kości, pozostałe po zjadanych przez ludzi zwierzętach. Jednak wraz z rozwojem technik badawczych zdobywamy coraz więcej dowodów na to, że w diecie ludzi paleolitu rośliny odgrywały znacznie większą rolę niż nam się wydaje, a używane przez nich techniki kulinarne były bardziej skomplikowane, niż sądzimy.
      Grupa brytyjskich naukowców pracujących pod kierunkiem Cerena Kabukcu z University of Liverpool opublikowała na łamach Antiquity wyniki badań nad pozostałościami spożywanych roślin przez paleolitycznych mieszkańców jaskiń Franchthi (Grecja) oraz Shanidar (góry Zagros, iracki Kurdystan). Nowoczesne techniki badawcze pozwoliły im na zidentyfikowanie diety ludzi żyjących nawet 70 000 lat temu oraz metod przygotowywania posiłków. Przed naszymi badaniami najstarsze zidentyfikowane w Azji południowo-zachodniej pozostałości po posiłkach roślinnych pochodziły z Jordanii sprzed 14 400 lat. Zbadaliśmy pozostałości posiłków w dwóch miejscach z późnego paleolitu, mówi Kabukcu.
      W jaskini Franchthi uczeni znaleźli resztki jedzenia sprzed 11,5–13 tysięcy lat. Odkryli tam fragment dobrze zmielonego pożywienia, którym mógł być chleb, kawałek ciasta lub owsianki oraz fragmenty grubo zmielonych ziaren. W Shanidar, którą przed 40 000 lat zamieszkiwali H. sapiens, a przed 70 000 lat neandertalczycy, również odkryto resztki roślinnego pożywienia. W pożywienie wmieszane były gorczyca i pistacja terpentynowa. W warstwie odpowiadającej zamieszkaniu jaskini przez neandertalczyków znaleziono nasiona traw wymieszane z roślinami strączkowymi. Już podczas wcześniejszych badań na zębach neandertalczyków z Shanidar odkryto ślady nasion traw.
      W obu jaskiniach natrafiono na zmielone lub zmiażdżone owoce wyki soczewicowatej, groszku (Pisum) i grochu (Lathrus). W trakcie badań stwierdzili, że mieszkańcy jaskiń dodawali te owoce do mieszanki, którą zalewali ciepłą wodą podczas rozcierania, mielenia czy miażdżenia. Większość używanych przez nich roślin strączkowych ma gorzki smak. We współczesnej kuchni rośliny te są często moczone, podgrzewane i usuwa się z nich łupinki, by pozbyć się gorzkiego smaku czy toksyn. Odkrycia zespołu Kabukcu sugerują, że ludzie postępują tak od dziesiątków tysięcy lat. Jednak fakt, że nie nie usuwali całkowicie łupinek sugeruje, iż zależało im na zachowaniu części gorzkiego smaku.
      Wcześniejsze badania, dotyczące neolitu, dobrze udokumentowały wykorzystanie gorczycy. Z innych badań wiemy, że w obozowiskach ludzi paleolitu znajdowano pozostałości dzikich gorzkich migdałów, pistacji terpentynowej czy dzikich owoców. Wszystkie te rośliny miały ostry lub gorzki smak. Teraz wiemy, że stanowiły one część diety i to w miejscach znacznie od siebie odległych. Możemy więc przypuszczać, że już ludzie paleolitu przyprawiali swoje potrawy, używając do tego złożonych mieszanek roślinnych, które poddawali różnym technikom obróbki. To właśnie stąd mogły wziąć się współczesne praktyki kulinarne.
      Zarówno neandertalczycy jak i wcześni H. sapiens jedli rośliny, jednak podstawę ich diety stanowiło mięso. Możemy to wnioskować na podstawie składu izotopowego ich kości. Niedawne badania pokazują, że neandertalczycy polegali w znacznej mierze na mięsie. To Homo sapiens wprowadził do swojej diety znacznie większe zróżnicowanie z większą proporcją roślin.
      Jednak nawet wówczas, gdy mięso stanowiło znaczącą część diety, istniały złożone praktyki kulinarne, które pozwalały przyprawiać posiłki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Macierzyste komórki mózgu Homo sapiens popełniają mniej błędów niż komórki neandertalczyka w przekazywaniu chromosomów komórkom potomnym. To jeden z elementów, które mogą wyjaśniać, dlaczego obecnie jesteśmy jedynym gatunkiem rodzaju Homo, który chodzi po Ziemi.
      U ssaków wyższych, w tym u człowieka, kora nowa stanowi największą część kory mózgowej. Ta występująca wyłącznie u ssaków struktura jest odpowiedzialna m.in. za procesy poznawcze, jak pamięć, myślenie czy funkcje językowe. Naukowcy z Instytutu Molekularnej Biologii Komórki i Genetyki im. Maxa Plancka w Dreźnie oraz Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka w Lipsku donieśli, że u H. sapiens komórki macierzyste tej kory dłużej niż u neandertalczyków przygotowują chromosomy do podziału komórkowego. Dzięki tym dłuższym przygotowaniom w komórkach pojawia się mniej błędów. To zaś mogło mieć swoje konsekwencje dla rozwoju i funkcjonowania mózgu.
      Gdy w wyniku ewolucji naszych przodków na Ziemi pojawił się człowiek współczesny, neandertalczyk i denisowianin, u jednego z nich – człowieka współczesnego – doszło do zmian w około 100 aminokwasach. Nauka nie opisała jeszcze znaczenia większości tych zmian. Jednak sześć z nich zaszło w dwóch proteinach, które odgrywają kluczową rolę w rozkładzie chromosomów podczas podziału komórkowego.
      Naukowcy z Drezna i Lipska postanowili przyjrzeć się znaczeniu tych zmian dla rozwoju kory nowej. Wykorzystali w tym celu myszy, u których pozycja wspominanych aminokwasów jest identyczna, jak u neandertalczyków. Wprowadzili do organizmów zwierząt warianty aminokwasów spotykane u H. sapiens, tworząc w ten sposób model rozwoju mózgu współczesnego człowieka. Zauważyliśmy, że te trzy aminokwasy w dwóch proteinach wydłużyły metafazę, fazę podczas której chromosomy są przygotowywane do podziału komórki. W wyniku tego w komórkach potomnych występowało mniej błędów w chromosomach, podobnie jak u człowieka.
      Uczeni chcieli jednak się upewnić, czy zestaw aminokwasów, jaki mieli neandertalczycy, działa odwrotnie niż aminokwasów H. sapiens. Użyli więc organoidów ludzkiego mózgu. Organoidy to rodzaj wyhodowanych w laboratorium miniaturowych wersji organów, które chcielibyśmy badać. Do takich miniaturowych organów wprowadzili zrekonstruowane sekwencje aminokwasów neandertalczyków. Okazało się wówczas, że metafaza uległa skróceniu, a w chromosomach pojawiło się więcej błędów.
      Zdaniem głównego autora badań, Felipe Mory-Bermúdeza, eksperyment dowodzi, że te zmiany w aminokwasach występujących w proteinach KIF18a oraz KNL1 powodują, że u H. sapiens pojawia się mniej błędów podczas podziałek komórek mózgu niż u neandertalczyka czy szympansa. Musimy bowiem pamiętać, że błędy w rozkładzie chromosomów to zwykle nie jest dobra wiadomość. Obserwujemy je np. w takich schorzeniach jak trisomie czy nowotwory.
      Nasze badania pokazują, że niektóre aspekty ewolucji i funkcjonowania ludzkiego mózgu mogą być niezależne od jego wielkości. Rozmiar mózgu neandertalczyka był podobny do naszego. Odkrycie pokazuje też, że błędy w chromosomach mogły mieć większy wpływ na funkcjonowanie mózgu neandertalczyka niż na funkcjonowanie mózgu człowieka współczesnego, stwierdził nadzorujący badania Wieland Huttner. Svante Pääbo, który również nadzorował badania zauważa, że potrzebne są kolejne prace, które wykażą, czy mniejsza liczba błędów w naszych mózgach miała wpływ na ich funkcjonowanie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na południu Francji W jaskini Grotte Mandrin w Dolinie Rodanu znaleziono najstarsze w Europie ślady bytności przedstawicieli naszego gatunku. Autorzy badań opublikowanych na łamach Science Advances twierdzą, że pojedynczy dziecięcy ząb oraz unikatowa kamienne narzędzia pozostawili 54 000 lat temu przedstawiciele Homo sapiens, a nie Homo neanderthalensis, który mieszkał tam przez tysiące lat wcześniej i później.
      Międzynarodowy zespół naukowy, kierowany przez Ludovika Slimaka z francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS) uważa, że człowiek współczesny zamieszkiwał jaskinię przez kilkadziesiąt lat. Jeśli rzeczywiście dobrze zidentyfikowali i datowali ząb oraz artefakty, mamy tutaj dowód na obecność naszego gatunku w Europie o około 10 000 lat wcześniej, niż dotychczas sądzono.
      Nie wszyscy naukowcy są zgadzają się z wynikami badań. William Banks, archeolog z CNRS i Uniwersytetu w Bordeux twierdzi, że dowody nie są przekonujące.
      Zespół Slimaka bada Grotte Mandrin od 30 lat. Dotychczas naukowcy znaleźli tysiące kamiennych narzędzi, zwierzęcych kości oraz 9 zębów homininów. Wszystkie znaleziska datowali na 70 do 40 tysięcy lat temu.
      Większość kamiennych narzędzi sklasyfikowali jako przynależące do kultury mustierskiej. Jej twórcą był neandertalczyk, chociaż wczesny H. sapiens również jej używał. Jednak w warstwie E, datowanej na 56 800 do 51 700 lat temu znaleziono kamienne narzędzia bardziej typowe dla naszego gatunku. Slimak mówi, że przypominają one zarówno znacznie młodsze narzędzia znajdowane w południowej Francji, o których twórcach niczego nie wiemy, jak i narzędzia w podobnym wieku znajdowane na Bliskim Wschodzie, a przypisywane człowiekowi współczesnemu. Wagę znalezisku przydają analizy wykonane przez paleoantropologa Clementa Zanolliego w Uniwersytetu w Bordeaux, z których wynika, że ząb znaleziony w warstwie należał prawdopodobnie do dziecka i jest podobny do zębów H. sapiens, którzy żyli w Eurazji w ostatnie epoce lodowej. Wszystkie inne zęby z Grotte Mandrin przypominają zęby neandertalczyków.
      Badacze nie próbowali pozyskać DNA z zęba, by potwierdzić jego pochodzenie. Slimak mówi, że z niepublikowane analizy wykazały obecność neandertalskiego DNA w warstwach poniżej i powyżej warstwy E.
      Naukowcom nie udało się jednak uzyskać DNA z końskich zębów znalezionych w Grotte Mandrin, w tym w warstwie E. Dlatego też nie chcą ryzykować stosowania destrukcyjnej metody na ludzkim zębie z warstwy E. Postanowiili poczekać, aż pojawią się technologie dające większą szansę na pozyskanie DNA. To bardzo cenny ząb. Jest nadzieja, że zachowało się tam DNA, mówi Slimak.
      Dzięki odłamanym fragmentom stropu jaskini oraz kalcytowi odkładającemu się na stropie dwa razy w ciągu roku w okresach mokrych, a także sadzy z ognisk, możliwe było bardzo dokładne określenie czasu pobytu przedstawicieli naszego gatunku w Grotte Mandrin. Na tej podstawie uczeni stwierdzili, że człowiek współczesny zamieszkiwał w niej przez około 40 lat, a ostatnie ognisko rozpalił na mniej niż rok przed pojawieniem się neandertalczyków. Zdaniem Slimaka obie populacje prawdopodobnie się zetknęły, chociaż nie stwierdzono żadnych śladów wymiany kulturowej.
      Obecnie za najstarsze szczątki H. sapiens w Europie uznaje się – potwierdzone genetycznie – fragmenty kości i ząb trzonowy z bułgarskiej jaskini Baczo Kiro. Ludzie ci krzyżowali się z neandertalczykami, zniknęli z Europy i odnaleźli się w Azji i Ameryce. Szczątki z Baczo Kiro liczą sobie około 42 600 – 45 900 lat. Zatem znalezisko z Grotte Mandrin jest o około 10 000 lat starsze.
      H. sapiens pojawił się w Afryce przed ponad 300 000 laty. Około 200 000 lat temu wyszedł z Afryki. Człowiek współczesny był obecny w Azji już ok. 80 000 lat temu, a do Australii dotarł ok. 65 000 lat temu. Jednak w Europie pojawił się znacznie później. Być może przeszkodą były jakieś bariery ekologiczne i/lub obecność neandertalczyków. Niezależnie jednak od tego, obecnie uważa się – a najmocniejszym dowodem są potwierdzone badaniami DNA szczątki z Baczo Kiro – że nasz przodek dotarł do Europy około 45 000 lat temu. Kilka tysięcy lat później z terenu Starego Kontynentu znikają neandertalczycy.
      Dotychczas nie wiemy, czy H. sapiens przyczynił się do ich zniknięcia. Jeśli jednak znaleziska z Grotte Mandrin rzeczywiście mają związek z człowiekiem współczesnym, oznacza to, że mieszkał on obok neandertalczyka znacznie dłużej niż sądzono, zatem zmniejsza się prawdopodobieństwo, że to jego przybycie zakończyło istnienie gatunku H. neanderthalensis.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Stanowisko Navalmaillo Rock Shelter było obozem myśliwskim neandertalczyków, donosi Abel Moclan i jego koledzy z Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH – Narodowe Centrum Badań nad Ewolucją Człowieka). W artykule opublikowanym na łamach Quaternatry Science Reviews czytamy, że obóz ten był przed 76 000 lat wykorzystywany głównie do polowania na duże wołowate i jeleniowate.
      Stanowisko, położone w Pinilla del Valle około 50 kilometrów na północ od Madrytu, zajmuje około 300 m2 i prawdopodobnie jest największym neandertalskim obozowiskiem w okolicy. Już wcześniej było wiadomo, że neandertalczycy wytwarzali tutaj kamienne narzędzia i używali ognia. Jednak dopiero badania Moclana i jego zespołu przyniosły pełniejszy obraz i pokazały, jak ważne było to miejsce.
      Wykazaliśmy, że okoliczni neandertalczycy polowali głównie na duże wołowate i jeleniowate, przynosili zdobycz tutaj i ją przetwarzali. Spożywana była natomiast gdzie indziej. To bardzo interesujące miejsce, gdyż na całym Półwyspie Iberyjskim znaleźliśmy jedynie kilka stanowisk świadczących o takim zachowaniu. Odkrycia udało nam się dokonać za pomocą potężnych narzędzi statystycznych i sztucznej inteligencji, mówi uczony.
      Zebrane dowody wskazują, że miejsce to było używane okresowo, za każdym razem był to dość krótki czas. Zidentyfikowano ślady całościowej obróbki zabitych zwierząt, włącznie z wydobywaniem szpiku z kości. Naukowcy nie znaleźli też zbyt wielu dowodów na konkurencję pomiędzy ludźmi a mięsożernymi drapieżnikami. Mięsożercy albo polowali na małe zwierzęta, albo posilali się resztkami zostawionymi przez ludzi. Jedna nie był to proces zbyt intensywny, gdyż wyrzucone przez ludzi resztki były w niewielkim stopniu przemieszczone przez zwierzęta.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Czaszka z Harbin, znaleziona w rzece Songhua w Chinach, należy do nieznanego dotychczas gatunku człowieka, twierdzi profesor Qiag Ji z Hebei GEO University. Wiek czaszki określono na co najmniej 146 000 lat. Odkrywcy nazwali nowy gatunek Homo longi. Mówią też o nim Dragon Man od Smoczej Rzeki (Long Jiang) w prowincji Heilongjiang.
      Czaszka zachowała się niemal w całości. Chris Stringer z brytyjskiego Muzeum Historii Naturalnej, który również ją badał mówi, że to znaczący element układanki dotyczącej ewolucji człowieka, skamieniałość, która przez wiele lat będzie zdradzała swoje tajemnice. To jedna z najlepiej zachowanych skamieniałości człowieka.
      Czaszka, znana jako czaszka z Harbin, została znaleziona prawdopodobnie w 1933 roku podczas budowy mostu przez rzekę Songhua w mieście Harbin. W 2018 roku została podarowana Hebei GEO University.Teraz dokonano ponownych badań. Ich autorzy nie poprzestali na porównywaniu kształtów i rozmiarów poszczególnych elementów. Wykorzystali analizę filogenetyczną, by sprawdzić, jak jest ona umiejscowiona w ewolucji człowieka. Analiza wykazała, że H. sapiens, H. neanderthalensis oraz grupa, do której należał Dragon Man, miały wspólnego przodka. Badania wskazują też, że Dragon Man był bliżej spokrewniony z H. sapiens niż z neandertalczykiem.
      Jak mówi Stringer, rozmiary mózgoczaszki mieszczą się w przedziale mózgoczaszek neandertalczyków i naszego gatunku, a są większe od mózgoczaszek H. naledi, H. erectus, a nawet niektórych H. heidelbergensis. Kilka innych cech bardziej przypomina H. sapiens. Dlatego też Stringer uważa, że Homo longi i niektóre inne skamieniałości ze środkowego plejstocenu, które znaleziono na trenie Chin, stanowią trzecią – obok H. sapiens i H. neanderthalensis – główną linię rozwojową człowieka na terenie Azji Wschodniej. Myślę, że to osobny gatunek, chociaż klasyfikowałbym go, wraz ze szczątkami z Dali, jako Homo daliensis.
      Chińscy badacze mają jednak inne zdanie. Bazując na porównaniach morfologicznych i analizach filogenetycznych, uważamy, że czaszki z Dali i Hualongdong należą do H. daliensis. Natomiast czaszka z Harbin wykazuje cechy wyraźnie różne od czaszek z Dali i Hualongdon. Uważamy, że należy ją uznać za należącą do nowego gatunku. Biorąc pod uwagę podobieństwa pomiędzy czaszką z Harbin a żuchwą z Xiahe, stwierdzamy, że należą one do nowego gatunku, Homo longi.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...