'Мутантни твоји' осветљавају еволуцију људског мозга
Истражујући развој људског мозга користећи мутантни модел феретке, научници су случајно наишли на трагове о еволуцији наших превеликих мозгова.
Људи су благословени релативно великим мозгом. И, током последњих 7 милиона година - кратак временски распон у еволуционом смислу - величина нашег мозга се утростручила.
Кортекс великог мозга, повијени и пресавијени спољни слој, нарочито је такав код људи. Тачно зашто и како су наши мозгови постали толико помамни, поанта је многих расправа и доказа је тренутно мало.
Проналажење трагова о генетским и биолошким променама које су се догодиле пре милионима година слично је тражењу игле у пласту сена на другој страни свемира. Међутим, леди Серендипити се свако толико насмеши научницима.
Недавно су истраживачи из низа институција, укључујући Медицински институт Ховард Хугхес у Цхеви Цхасе-у, МД, Универзитет Иале у Нев Хавен-у, ЦТ и Бостонска дечја болница у Массацхусеттс-у, спровели низ студија у којима је испитивана микроцефалија.
Њихова проучавања била су плодна и продубила су наше разумевање микроцефалије, али су нас такође приближили оној игли у далеком стогу сена. Њихови налази су недавно објављени у часопису Природа.
„Обучен сам за неуролога и проучавам децу са развојним болестима мозга“, објашњава др Цхристопхер Валсх из дечије болнице у Бостону. „Никад нисам мислио да ћу завирити у еволуциону историју човечанства.“
Како истражити микроцефалију
Бебе са микроцефалијом имају много мању главу од нормалне и њихова мождана кора није правилно формирана. Ово стање је често генетско, мада је у последње време повезано и са вирусом Зика.
Како и зашто се кора не формира правилно, није потпуно разумљиво. Један од разлога зашто је истраживање ове теме тако незгодно је недостатак доброг модела; модел миша се најчешће користи, али није примерен сврси.
Мозак миша је, као што сте и очекивали, сићушан. Такође, мишеви не уживају у разноврсном избору можданих ћелија као и људи, а њихова кора је много глађа.
Ген који је најчешће укључен у микроцефалију је онај који кодира протеин познат као Аспм. Када овај ген мутира, човеков мозак ће бити приближно половине нормалне величине.
Међутим, код мишева без гена - званих Аспм кноцкоут мишеви - мозак им се смањује за само десетину. Ова једва уочљива промена мало користи научницима.
У потрази за бољим моделом микроцефалије, истраживачи - које су предводили др. Валсх и Биоунг-Ил Бае, са универзитета Иале - окренули су се феретима.
У почетку се ово може чинити чудним избором животиње, али има смисла; творови су већи и имају сложену кору са истим распоном типова ћелија као и људи. Такође, попут мишева, брзо и слободно се размножавају.
Као што објашњава др. Валсх, „На први поглед, твор се може чинити смешним избором, али он је важан модел за развој мозга већ 30 година.“
Иако су се феретке раније показале корисне, мало се зна о генетици феретки, па би стварање нокаут верзије Аспм животиње био изазов. Доктор Валсх, међутим, није био суздржан; обезбедио је финансирање и примио се посла.
Аспм нокаутни творац је само други нокаутни тир који је човечанство икада створило.
Као што се и очекивало, мозак нокаутних белих папка био је и до 40 процената мањи од уобичајеног, што га је много приближило људској верзији микроцефалије. И као код људске микроцефалије, дебљина кортекса је непромењена.
Траг еволуције мозга
Поред дизајнирања новог и корисног модела за људску микроцефалију, научници су умочили и прсте у много нерешивији проблем: како смо развили тако велики мозак?
Истражили су како је губитак Апсм утицао на мозак феретки на начин на који је то учинио. Дефекти су праћени уназад до промена у начину понашања радијалних глија ћелија.
Радијалне глијалне ћелије се развијају из неуроепителних ћелија, које су матичне ћелије нервног система. Они се могу развити у бројне различите типове ћелија у кори.
Почевши од можданих комора у развоју, радијалне глијалне ћелије се крећу према кортексу који формира. Како се ове ћелије удаљавају од почетне тачке, полако губе способност да се развију у различите типове можданих ћелија.
Тим је открио да је недостатак Апсм узроковао да се радијалне глијалне ћелије лакше одвоје од комора и да су рано започеле миграцију.
Једном када је време искључено, однос радијалних глијалних ћелија према другим типовима ћелија је испао, што је резултирало мањим бројем нервних ћелија у кори. Апсм делује као регулатор, бирајући нагоре или надоле укупан број кортикалних неурона. И, овде лежи траг еволуције људског мозга.
„Природа је морала да реши проблем промене величине људског мозга, а да није целу ствар требало поново да пројектује.“
Биоунг-Ил Бае
Апсм на овај начин мења развој мозга утичући на функцију центриола или ћелијских структура укључених у деобу ћелија. Без Апсма, центриоли не раде свој посао како треба.
Недавно је неколико гена укључених у регулацију протеина центриола, укључујући Апсм, претрпело еволуционе промене. Доктор Валсх верује да нас можда ови гени разликују од шимпанзи или наших далеких рођака Неандерталаца.
„То има смисла уназад“, каже др Валсх. „Гени који су нам саставили мозак током развоја морали су бити гени које је еволуција дорадила како би наш мозак учинила већим.“
Изменом овог једног гена може се променити миграција радијалних глијалних ћелија и кора може постати већа. Ове студије пружају нови модел микроцефалије и нови увид у порекло нашег испупченог мозга.
