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
      Dokonany w ostatniej dekadzie postęp w dziedzinie rekonstrukcji i sekwencjonowania starego DNA daje nam wgląd w niedostępne wcześniej aspekty przeszłości. Ostatnim niezwykłym osiągnięciem w tej dziedzinie jest badanie mikrobiomu jamy ustnej prehistorycznych ludzi. Mikrobiomu, który wskutek radykalnej zmiany diety i stosowania antybiotyków jest u współczesnych ludzi zupełnie inny od tego, z którym ewoluowaliśmy przez dziesiątki i setki tysięcy lat. Opisanie prehistorycznego mikrobiomu pozwoli nam nie tylko lepiej poznać warunki, w jakich żyli nasi przodkowie ale może też przyczynić się do opracowania nowych metod leczenia. Dzięki rekonstrukcji dawnego mikrobiomu możemy dowiedzieć się, jakie funkcje odgrywał on w przeszłości i co w międzyczasie straciliśmy.
      Naukowcy z Niemiec, USA, Hiszpanii i Meksyku zbadali kamień nazębny 12 neandertalczyków i 52 ludzi współczesnych, którzy żyli w okresie od 100 000 lat temu do czasów obecnych. Dzięki słabej higienie jamy ustnej w odkładającym się kamieniu nazębnym zachował się interesujący naukowców materiał. Jego zbadanie nie było łatwe. Współautorka badań, Christina Warinner i jej zespół przez niemal 3 lata dostosowywali dostępne narzędzia do sekwencjonowania DNA oraz programy komputerowe do pracy z fragmentami, jakie udaje się pozyskać z prehistorycznego materiału. Ich praca przypominała układanie wymieszanego stosu puzzli, na który składały się puzzle z różnych zestawów, a część z nich całkowicie zniknęła. Naukowcom zależało na sukcesie, gdyż wiedzieli, że w tym stosie znajdą nieznane dotychczas informacje. Jesteśmy ograniczeni do badań obecnie istniejących bakterii. Całkowicie ignorujemy DNA z organizmów nieznanych lub takich, które prawdopodobnie wyginęły, mówi Warinner. W końcu udało się pozyskać fragmenty kodu genetyczne ze szczątków 46 badanych ludzi.
      Kamień nazębny to idealne miejsce do poszukiwania dawnych mikroorganizmów. Bez regularnego mycia zębów zostają w nim bowiem uwięzione resztki pożywienia i innej materii organicznej. Zostają one zamknięte w kamieniu i są w ten sposób chronione przed zanieczyszczeniem, gdy ciało się rozkłada. To idealne miejsce do poszukiwania niezanieczyszczonych próbek.
      Badacze znaleźli w ustach badanych osób bakterie z rodzaju Chlorobium. Ich współcześni kuzyni korzystają z fotosyntezy i żyją w stojącej wodzie w warunkach beztlenowych. Nie spotyka się ich w ludzkich ustach. Wydaje się, że zniknęły stamtąd przed 10 000 lat. Naukowcy przypuszczają, że Chlorobium albo trafiło do mikrobiomu ust paleolitycznych ludzi wraz z pitą przez nich wodą z jaskiń lub też było stałym elementem mikrobiomu przynajmniej niektórych z nich.
      Jednak sama rekonstrukcja materiału genetycznego bakterii to nie wszystko. Na podstawie DNA możemy odgadywać, z jakich białek zbudowana była bakteria, ale już niekoniecznie to, jakie molekuły były przez te białka wytwarzane. Dlatego też naukowcy wyposażyli Pseudomonas protegens w parę prehistorycznych genów z kamienia nazębnego. Okazało się, że geny te doprowadziły do wytwarzania furanów przez P. protegens. Współczesne bakterie wykorzystują furany do przesyłania sygnałów, a badania sugerują, że podobnie robiły bakterie prehistoryczne.
      Mimo że naukowcom udało się nakłonić współczesne bakterie do ekspresji genów bakterii prehistorycznych, to nie ma tutaj mowy o ożywianiu bakterii sprzed tysiącleci. Nie ożywiliśmy tych mikroorganizmów, zidentyfikowaliśmy za to kluczowe geny, które służyły im do wytwarzania interesujących nas molekuł, wyjaśnia Warinner.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W najbliższych tygodniach na niebie ujrzymy kometę, którą ostatni raz człowiek współczesny oglądał w towarzystwie neandertalczyka. Kometa C/2022 E3 (ZTF) została odkryta w marcu ubiegłego roku przez Zwicky Transient Facility. Wtedy znajdowała się w okolicach Jowisza. Już za 3 dni, 12 stycznia, osiągnie najbliższy Słońcu punkt swojej orbity, a najbliżej Ziemi znajdzie się 1 lutego. Będzie ją można zobaczyć za pomocą lornetki, a najprawdopodobniej również i gołym okiem. Z obliczeń jej orbity wynika, że ludzkość ostatni raz oglądała tę kometę przed 50 000 laty.
      Astronomowie szacują, że jądro C/2022 E3 (ZTF) ma około kilometra średnicy. Jest więc znacznie mniejsze od 5-kilometrowego jądra ostatniej widzianej gołym okiem komety, NEOWISE z 2020 roku. C/2022 znajdzie się jednak bliżej Ziemi, dzięki czemu łatwo będzie można ją obserwować. Co prawda najbliżej będzie 1 lutego, jednak wówczas w obserwacjach może przeszkodzić jasno świecący Księżyc. Dlatego też astronomowie mówią, że najlepszym momentem na obserwację będzie koniec stycznia, kiedy kometa znajdzie się pomiędzy Małą a Wielką Niedźwiedzicą. Optymalnym czasem do obserwacji może być noc z 21 na 22 stycznia. Łatwo też będzie ją znaleźć 10 lutego, gdy przeleci w pobliżu Marsa.
      Niewykluczone, że obecnie ludzkość ma ostatnią okazję oglądać tę kometę. Niektórzy astronomowie nie wykluczają bowiem, że zostanie ona wyrzucona z Układu Słonecznego. Specjaliści będą badali C/2022 E3 między innymi za pomocą Teleskopu Webba, jednak nie będzie on wykonywał zdjęć, a badał jej skład. Im bliżej kometa jest Słońca, tym łatwiej prowadzić tego typu badania, gdyż nasza gwiazda odparowuje jądro komety, co pozwala na analizę składu gazów.

      « powrót do artykułu
    • 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
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...