ما الذي يجعل الإنسان الحديث فريدًا من نوعه؟ ومن ثم ، فإن المقارنات مع أقرب أقربائنا ، إنسان نياندرتال ، تعطي رؤى رائعة. يُعتقد أن أحد التفسيرات الرئيسية لتطور الإدراك البشري هو زيادة حجم الدماغ وإنتاج الخلايا العصبية في جميع مراحل نمو الدماغ.
كانت أدمغة الإنسان البدائي مماثلة في الحجم للإنسان الحديث ولكنها اختلفت في الشكل. ما لا يمكننا تحديده من الحفريات هو كيف يمكن أن تختلف أدمغة إنسان نياندرتال في وظيفة أو تنظيم طبقات الدماغ ، مثل القشرة المخية الحديثة.
العلماء من معهد ماكس بلانك من بيولوجيا الخلايا الجزيئية وعلم الوراثة (MPI-CBG) في دريسدن ، قام الآن بتحليل تأثير تغير أحماض أمينية واحدة في بروتين ترانسكيتولاز 1 (TKTL1) على إنتاج الخلايا الدبقية القاعدية الشعاعية ، وهي أحصنة العمل التي تولد الكثير من القشرة المخية الحديثة . وجدوا أن البديل البشري الحديث من البروتين TKTL1 ، والذي يختلف فقط بحمض أميني واحد من البديل النياندرتال ، يزيد نوعًا واحدًا من الخلايا السلفية للدماغ ، تسمى الخلايا الدبقية الشعاعية القاعدية ، في العصر الحديث. العقل البشري.
يتم إنتاج الجزء الأكبر من الخلايا العصبية في القشرة المخية الحديثة النامية ، وهي منطقة من الدماغ ضرورية للعديد من الوظائف المعرفية ، بواسطة الخلايا الدبقية القاعدية الشعاعية. استنتج العلماء أن هذا الاستبدال الفردي للأحماض الأمينية في TKTL1 يكمن وراء إنتاج أعلى من الخلايا العصبية في الفص الجبهي النامي للقشرة المخية الحديثة في البشر المعاصرين مقارنة بالنياندرتال لأن نشاط TKTL1 مرتفع بشكل خاص في الفص الجبهي لدماغ الإنسان الجنيني.
تم إجراء أحدث دراسة لمجموعة أبحاث Wieland Huttner ، أحد المديرين المؤسسين لمعهد Max Planck لبيولوجيا الخلايا الجزيئية وعلم الوراثة (MPI-CBG) في دريسدن ، بالتعاون مع Svante Pääbo ، مدير معهد ماكس بلانك لعلم الأنثروبولوجيا التطورية في لايبزيغ ، وبولين ويمبيرجر من مستشفى جامعة دريسدن وزملاؤهما.
ركز العلماء بشكل أساسي على: البروتين الشبيه بـ transketolase 1 (TKTL1). في البشر المعاصرين ، يحتوي TKTL1 على أرجينين في موضع التسلسل المعني ، بينما يحتوي Neandertal TKTL1 على حمض أميني ليسين مرتبط. في القشرة المخية الحديثة للجنين ، تم العثور على TKTL1 في الخلايا السلفية القشرية الحديثة ، وهي الخلايا التي تشتق منها جميع الخلايا العصبية القشرية. والجدير بالذكر أن مستوى TKTL1 هو الأعلى في الخلايا السلفية للفص الجبهي.
استكشف العلماء أهمية هذا التغيير في الأحماض الأمينية لتطوير القشرة المخية الحديثة. لقد أدخلوا إما الإنسان الحديث أو البديل النياندرتالي لـ TKTL1 في القشرة المخية الحديثة لأجنة الفئران.
لاحظوا أن الخلايا الدبقية الشعاعية القاعدية ، وهي نوع من أسلاف القشرة المخية الحديثة التي يُعتقد أنها القوة الدافعة لدماغ أكبر ، زادت مع البديل البشري الحديث لـ TKTL1 ولكن ليس مع متغير نياندرتال. وبالتالي ، احتوت أدمغة أجنة الفئران مع TKTL1 البشري الحديث على المزيد من الخلايا العصبية.
نظر الباحثون بعد ذلك في مدى أهمية هذه التأثيرات بالنسبة لـ نمو الدماغ البشري. لتحقيق ذلك ، استخدموا عضويات الدماغ البشري- هياكل شبيهة بالأعضاء المصغرة يمكن زراعتها من الخلايا الجذعية البشرية في أطباق زراعة الخلايا في المختبر والتي تحاكي الجوانب المبكرة لتطور الدماغ البشري - لاستبدال الأرجينين في TKTL1 البشري الحديث بخاصية اللايسين لـ Neandertal TKTL1.
قالت أنيلين بنسون ، "وجدنا أنه مع نوع النياندرتال من الأحماض الأمينية في TKTL1 ، تم إنتاج عدد أقل من الخلايا الدبقية الشعاعية القاعدية مقارنة بالنوع البشري الحديث ، ونتيجة لذلك ، تم أيضًا إنتاج عدد أقل من الخلايا العصبية. يوضح لنا هذا أنه على الرغم من أننا لا نعرف عدد الخلايا العصبية التي يمتلكها دماغ الإنسان البدائي ، يمكننا أن نفترض أن البشر المعاصرين لديهم عدد أكبر من الخلايا العصبية في الفص الجبهي للدماغ ، حيث يكون نشاط TKTL1 أعلى من نشاط إنسان نياندرتال ".
وجد العلماء أيضًا أن TKTL1 البشري الحديث يعمل من خلال تغييرات التمثيل الغذائي ، وتحفيز مسار فوسفات البنتوز متبوعًا بزيادة تخليق الأحماض الدهنية. بهذه الطريقة ، يُعتقد أن TKTL1 البشري الحديث يزيد من تخليق الدهون الغشائية المحددة اللازمة لتوليد العملية الطويلة للخلايا الدبقية القاعدية الشعاعية التي تحفز تكاثرها ، وبالتالي تزيد من إنتاج الخلايا العصبية.
قال ويلاند هاتنر ، الذي أشرف على الدراسة ، تشير هذه الدراسة إلى أن إنتاج الخلايا العصبية في القشرة المخية الحديثة أثناء نمو الجنين يكون أكبر في الإنسان الحديث مما كان عليه في إنسان نياندرتال ، ولا سيما في الفص الجبهي. من المغري التكهن بأن هذا عزز القدرات الإدراكية البشرية الحديثة المرتبطة بالفص الجبهي.
المرجع مجلة:
- Anneline Pinson و Lei Xing و Takashi Namba و Nereo Kalebic و Jula Peters et al. يعني الإنسان TKTL1 تكوينًا عصبيًا أكبر في القشرة المخية الأمامية للإنسان الحديث أكثر من إنسان نياندرتال "، علوم. 09. سبتمبر 2022 DOI: 10.1126 / العلوم. ج 6422
