Mi teszi egyedivé a modern embert? A legközelebbi rokonainkkal, a neandervölgyiekkel való összehasonlítás tehát lenyűgöző betekintést nyújt. Az emberi megismerés fejlődésének egyik fő magyarázata az agy méretének és neurontermelésének növekedése volt az agy fejlődése során.
A neandervölgyi agy mérete hasonló volt a mai emberéhez, de alakjuk különbözött. A kövületekből nem tudjuk megállapítani, hogy miben különbözhetett a neandervölgyi agy működése vagy az agyrétegek, például a neokortex felépítése.
Tudósok Max Planck Intézet A drezdai Molecular Cell Biology and Genetics (MPI-CBG) munkatársa a transzketoláz-szerű 1 (TKTL1) fehérje egyetlen aminosav változásának hatását elemezte a bazális radiális glia termelésére, a neokortex nagy részét létrehozó munkalovakra. . Azt találták, hogy a TKTL1 fehérje modern emberi változata, amely egyetlen aminosavban különbözik a neandervölgyi változattól, megnöveli az agy egyik típusát, az úgynevezett bazális radiális gliát. emberi agy.
A növekvő neokortexben, amely az agy számos kognitív funkciójához nélkülözhetetlen terület, a neuronok nagy részét a bazális radiális gliasejtek termelik. A tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a TKTL1-ben ez az egyetlen emberspecifikus aminosav-szubsztitúció a modern ember neocortex fejlődő frontális lebenyében magasabb neurontermelés hátterében áll, mint a neandervölgyieknél, mivel a TKTL1 aktivitása különösen magas a magzati emberi agy homloklebenyében.
Wieland Huttner, a drezdai Max Planck Molekuláris Sejtbiológiai és Genetikai Intézet (MPI-CBG) egyik alapító igazgatója kutatócsoportja Svante Pääbóval, a Max Planck Intézet igazgatójával együttműködésben készült. a lipcsei evolúciós antropológiának, valamint Pauline Wimberger, a Drezdai Egyetemi Kórház munkatársa és kollégáik.
A tudósok elsősorban a következőkre összpontosítottak: a transzketoláz-szerű protein 1 (TKTL1). A modern emberben a TKTL1 arginint tartalmaz a kérdéses szekvencia pozícióban, míg a Neandertal TKTL1 a rokon aminosavat tartalmazza a lizint. A magzati humán neokortexben a TKTL1 a neokortikális progenitor sejtekben található, amelyekből az összes kérgi neuron származik. Nevezetesen, a TKTL1 szintje a frontális lebeny progenitor sejtjeiben a legmagasabb.
A tudósok feltárták ennek az egyetlen aminosav-változásnak a jelentőségét a neocortex fejlődésében. Bevitték a TKTL1 modern emberi vagy neandervölgyi változatát az egérembriók neokortexébe.
Megfigyelték, hogy a bazális radiális gliasejtek, az a neokortikális progenitorok típusa, amelyekről azt gondolják, hogy a nagyobb agy hajtóereje, a TKTL1 modern emberi változatával növekedtek, a neandervölgyi változattal viszont nem. Következésképpen a modern emberi TKTL1-gyel rendelkező egérembriók agya több neuront tartalmazott.
A kutatók ezután azt vizsgálták, hogy ezek a hatások mennyire jelentősek a az emberi agy növekedése. Ennek eléréséhez használtak emberi agy organoidjai– miniatűr szervszerű struktúrák, amelyek emberi őssejtekből tenyészthetők ki sejttenyésztő edényekben laboratóriumban, és amelyek a korai emberi agyfejlődés aspektusait utánozzák – a modern emberi TKTL1 arginint a neandervölgyi TKTL1-re jellemző lizinre cserélik.
Anneline Pinson azt mondta: „Azt találtuk, hogy a TKTL1-ben található neandervölgyi típusú aminosavval kevesebb bazális radiális gliasejt termelődik, mint a modern embertípusnál, és ennek következtében kevesebb neuron is. Ez azt mutatja, hogy bár nem tudjuk, hány neuron volt a neandervölgyi agyban, feltételezhetjük, hogy a modern ember agyának homloklebenyében több neuron található, ahol a TKTL1 aktivitása a legmagasabb, mint a neandervölgyieknél.
A tudósok azt is megállapították, hogy a modern emberi TKTL1 az anyagcsere-változásokon keresztül hat, specifikusan serkenti a pentóz-foszfát útvonalat, amelyet fokozott zsírsavszintézis követ. Ily módon a modern humán TKTL1-ről azt gondolják, hogy fokozza a specifikus membránlipidek szintézisét, amelyek szükségesek a bazális radiális gliasejtek hosszú folyamatának létrehozásához, amely serkenti azok proliferációját, és ezáltal növeli a neurontermelést.
Wieland Huttner, aki a vizsgálatot felügyelte, elmondta: „Ez a tanulmány azt sugallja, hogy a magzati fejlődés során a neokortexben a neuronok termelődése nagyobb a modern emberben, mint a neandervölgyieknél, különösen a homloklebenyben. Csábító az a feltételezés, hogy ez elősegítette a modern emberi kognitív képességeket, amelyek a homloklebenyhez kapcsolódnak.”
Journal Reference:
- Anneline Pinson, Lei Xing, Takashi Namba, Nereo Kalebic, Jula Peters és mások. A humán TKTL1 nagyobb neurogenezist jelent a modern ember frontális neokortexében, mint a neandervölgyieknél. Tudomány. 09. szeptember 2022. DOI: 10.1126/science.abl6422
