Modern insanı eşsiz kılan şey nedir? En yakın akrabalarımız olan Neandertallerle yapılan karşılaştırmalar bu nedenle büyüleyici bilgiler veriyor. İnsan bilişinin evrimine ilişkin ana açıklamalardan birinin, beyin gelişimi boyunca beyin boyutunda ve nöron üretimindeki artış olduğu düşünülmektedir.
Neandertal beyinleri modern insanınkine benzer boyuttaydı ancak şekli farklıydı. Fosillerden söyleyemediğimiz şey, Neandertal beyinlerinin, neokorteks gibi beyin katmanlarının işlevi veya organizasyonu açısından nasıl farklılaşmış olabileceğidir.
Kaynaklı bilim adamları Max Planck Enstitüsü Dresden'deki Moleküler Hücre Biyolojisi ve Genetiği (MPI-CBG) Bölümü, transketolaz benzeri 1 (TKTL1) proteinindeki tek bir amino asit değişikliğinin, neokorteksin çoğunu oluşturan iş atları olan bazal radyal glia üretimi üzerindeki etkisini analiz etti. . Neandertal varyantından yalnızca tek bir amino asitle farklı olan TKTL1 proteininin modern insan varyantının, modern beyinde bazal radyal glia adı verilen bir tür beyin progenitör hücresini arttırdığını buldular. insan beyni.
Beynin birçok bilişsel işlev için gerekli bir alanı olan, büyüyen neokorteksteki nöronların büyük kısmı, bazal radyal glial hücreler tarafından üretilir. Bilim adamları, TKTL1'deki bu tek, insana özgü amino asit değişiminin, modern insanlarda neokorteksin gelişmekte olan ön lobunda Neandertallere kıyasla daha yüksek nöron üretiminin temelini oluşturduğu sonucuna varmıştır, çünkü TKTL1 aktivitesi özellikle fetal insan beyninin ön lobunda yüksektir.
Dresden'deki Max Planck Moleküler Hücre Biyolojisi ve Genetiği Enstitüsü'nün (MPI-CBG) kurucu direktörlerinden Wieland Huttner'ın araştırma grubunun son çalışması, Max Planck Enstitüsü müdürü Svante Pääbo ile işbirliği içinde gerçekleştirildi. Leipzig'deki Evrimsel Antropoloji Bölümü'nden Dresden Üniversitesi Hastanesi'nden Pauline Wimberger ve meslektaşları.
Bilim insanları esas olarak transketolaz benzeri 1 (TKTL1) proteinine odaklandı. Modern insanlarda TKTL1 söz konusu dizi pozisyonunda bir arginin içerirken Neandertal TKTL1 ilgili amino asit lizini içerir. Fetal insan neokorteksinde, TKTL1, tüm kortikal nöronların türetildiği hücreler olan neokortikal progenitör hücrelerde bulunur. Özellikle, TKTL1 seviyesi ön lobun progenitör hücrelerinde en yüksektir.
Bilim insanları bu tek amino asit değişiminin neokorteks gelişimi açısından önemini araştırdı. TKTL1'in modern insanını veya Neandertal varyantını fare embriyolarının neokorteksine yerleştirdiler.
Daha büyük bir beyin için itici güç olduğu düşünülen neokortikal progenitör türü olan bazal radyal glial hücrelerin, TKTL1'in modern insan varyantında arttığını, ancak Neandertal varyantında artmadığını gözlemlediler. Sonuç olarak, modern insan TKTL1'ine sahip fare embriyolarının beyinleri daha fazla nöron içeriyordu.
Araştırmacılar daha sonra bu etkilerin ne kadar önemli olduğunu incelediler. insan beyninin büyümesi. Bunu başarmak için kullandılar insan beyni organoidleriModern insan TKTL1'indeki arginin yerine Neandertal TKTL1'in lizin karakteristiğini değiştirmek için laboratuvardaki hücre kültürü kaplarında insan kök hücrelerinden yetiştirilebilen ve erken dönem insan beyni gelişimini taklit eden minyatür organ benzeri yapılar.
Anneline Pinson dedi ki: "TKTL1'deki Neandertal tipi amino asitle, modern insan tipine göre daha az bazal radyal glial hücrenin üretildiğini ve bunun sonucunda da daha az nöronun üretildiğini bulduk. Bu da bize, Neandertal beyninin kaç nörona sahip olduğunu bilmesek de, modern insanların, TKTL1 aktivitesinin Neandertallere göre en yüksek olduğu beynin ön lobunda daha fazla nöron bulunduğunu varsayabileceğimizi gösteriyor.”
Bilim adamları ayrıca modern insan TKTL1'inin metabolizma değişiklikleri yoluyla, özellikle pentoz fosfat yolunu uyararak ve ardından yağ asidi sentezini artırarak etki ettiğini buldu. Bu şekilde, modern insan TKTL1'in, bazal radyal glial hücrelerin çoğalmasını uyaran ve dolayısıyla nöron üretimini artıran uzun bir süreci oluşturmak için gereken spesifik membran lipitlerinin sentezini arttırdığı düşünülmektedir.
Araştırmayı denetleyen Wieland Huttner şunları söyledi: "Bu çalışma, fetal gelişim sırasında neokorteksteki nöron üretiminin modern insanlarda, özellikle de ön lobda, Neandertallere göre daha fazla olduğunu ima ediyor. Bunun, modern insanın ön lobla ilişkili bilişsel yeteneklerini geliştirdiğini düşünmek cazip geliyor."
Dergi Referans:
- Anneline Pinson, Lei Xing, Takashi Namba, Nereo Kalebic, Jula Peters ve diğerleri. İnsan TKTL1'i, modern insanın frontal neokorteksinde Neandertallere göre daha fazla nörojenez anlamına gelir", Bilim. 09. Eylül 2022 DOI: 10.1126/science.abl6422
