Изучение мозга неандертальцев может выявить генетические модификации, из-за которых неандертальцы оказались перед угрозой вымирания, а мы, люди, стали уникальным, долгоживущим видом.
Неандертальцы — это вид человека (называемый Neanderthal neanderthalensis), эволюционировавший в Азии и Европе и частично сосуществовавший с современными людьми (Homo Sapiens), которые эволюционировали в Африке . Эти контакты привели к тому, что люди унаследовали 2% ДНК неандертальцев , и поэтому они являются ближайшими древними родственниками современных людей. Последние известные случаи существования неандертальцев относятся к периоду от 130 000 до 40 000 лет назад. Неандертальцы, которых обычно называют «пещерными людьми», имели характерный низкий длинный череп, широкий нос, отсутствие выступающего подбородка, большие зубы и короткое, но крепкое мускулистое тело. Их отличительные черты указывают на стремление сохранить тепло в условиях холодной и суровой среды обитания. Несмотря на примитивные условия жизни, они были очень умными, талантливыми и общительными людьми с мозгом большего размера, чем у современных людей. Они были превосходными охотниками, обладавшими навыками, силой, храбростью и развитыми коммуникативными способностями. Даже живя в сложных условиях, они были невероятно находчивыми. На самом деле, считается, что между неандертальцами и людьми существовала очень небольшая разница в поведении и инстинктах. Ископаемые находки показывают, что они были плотоядными (хотя также питались грибами ), охотниками и падальщиками. До сих пор неясно, был ли у них собственный язык, но сложные взаимоотношения в их жизни указывают на то, что они общались друг с другом, используя язык.
Неандертальцы вымерли 40 000 лет назад, однако до сих пор остается загадкой, как вид, существовавший более 350 000 лет, мог оказаться на грани вымирания. Некоторые ученые предполагают, что причиной вымирания неандертальцев стали современные люди, поскольку они, возможно, не смогли выжить в условиях конкуренции за ресурсы со стороны ранних предков современных людей. Это также усугубилось быстрыми изменениями климатических условий. Неандертальцы не исчезли быстро, а постепенно были вытеснены современными людьми в виде местных популяций. Неандертальцы — наиболее интересная часть эволюции человека, которая привлекает внимание ученых прежде всего из-за их близкого соседства с современными людьми. В поддержку этих исследований были обнаружены многочисленные предметы и окаменелости, даже целые скелеты, которые позволяют взглянуть на жизнь неандертальцев.
Выращивание мозга неандертальца в лаборатории
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего выращивают в лабораторных условиях миниатюрные мозги неандертальцев (напоминающие кору головного мозга , которая является его внешней оболочкой ) размером с горошину в чашках Петри. Каждая такая «горошина» несет ген NOVA1, унаследованный от предков, и содержит около 400 000 клеток. Цель выращивания и анализа этих «мини-мозгов» неандертальцев — пролить свет на небольшие нейронные образования, которые могут рассказать нам, почему этот долгоживущий вид вымер и почему современные люди вместо этого покорили планету Земля . Важно понимать это, потому что некоторые современные люди имеют 2% общего ДНК с неандертальцами в результате скрещивания, и в какой-то момент мы сосуществовали с ними. Сравнение генетических различий в мозге может максимально пролить свет на причины их вымирания и быстрого роста численности Homo sapiens.
Чтобы инициировать рост мини-мозга, исследователи использовали технологию стволовых клеток, в которой стволовые клетки начинают превращаться в органоид головного мозга (небольшой орган) в течение нескольких месяцев. Эти органоиды имеют размер 0.2 дюйма и видны невооруженным глазом. Однако их рост ограничен, поскольку в лабораторных условиях они не получают кровоснабжения, необходимого для их полного роста. Итак, клетки минибрена в процессе диффузии получали питательные вещества для роста. Возможно, удастся вырастить их и дальше, внедрив в них искусственные кровеносные сосуды, напечатанные на 3D-принтере, чтобы обеспечить развитие, что исследователи хотели бы попробовать.
Первый шаг к сравнению мозга неандертальца с нашим
Мозг неандертальцев имеет более вытянутую трубчатую форму по сравнению с округлым мозгом человека. В этой исключительной работе исследователи сравнили имеющиеся полностью секвенированные геномы неандертальцев с геномами современных людей. Геном неандертальцев был секвенирован после извлечения его из костей в найденных ископаемых останках. В общей сложности 200 генов показали существенные различия, и из этого списка исследователи сосредоточились на NOVA1 – главном регуляторе экспрессии генов. Этот ген одинаков у человека и неандертальцев, с небольшим отличием (одна пара оснований ДНК). Было обнаружено, что этот ген имеет высокую экспрессию в нейроразвитии и связан с несколькими неврологическими заболеваниями, такими как аутизм. При более внимательном рассмотрении было обнаружено, что мини-мозги неандертальцев имели очень мало связей между нейронами (называемых синапсами), чем типичные, а также имели иные нейронные сети, несколько напоминающие человеческий мозг, страдающий аутизмом, как и предсказывали исследователи. Весьма вероятно, что у людей были более развитые и сложные нейронные сети по сравнению с неандертальцами, что позволило нам выжить.
Это исследование находится на очень ранней стадии, чтобы прийти к заключению, в основном из-за характера контролируемых экспериментов. Самым большим ограничением этого исследования является то, что такие мини-мозги не являются «сознательным разумом» или «полноценным мозгом» и не могут действительно предоставить полную картину того, как функционирует мозг взрослого человека. Однако, если успешно выращивать разные регионы, их можно объединить, чтобы лучше понять «разум» неандертальцев. Исследователи определенно хотели бы больше узнать о способности мозга неандертальцев учиться, и поэтому они попытались бы поместить эти мини-мозги в робота и понять сигналы.
Источник (ы)
Коэн Дж. 2018. Органоиды мозга неандертальцев оживают. Наука. 360 (6395).
https://doi.org/10.1126/science.360.6395.1284
