Живы «мини-мозги» неандертальцев скажут, что выполняет наш головной мозг особым

    Он подчеркнул ДНК из египетских мумий. Он открыл денисовских граждан, вымерший общий вид древнейшего человека, секвенировав ДНК из крохотного куска кости. Он управлял наибольшим изучением по восстановлению генома неандертальца — и обнаружил следы них генов, кои до сего времени прячутся в энных из нас сейчас. Сейчас шведский генетик целитель Сванте Паабо опять намерено перевернуть палеонтологию ввысь дном — в сей раз он планирует вырастить стволовые клеточки неандертальцев в крохотных органоидах головного мозга в колбе.

    В его замыслах нет тотального восстановления головного мозга неандертальца в чане — быстрее, он намерено применять редактирование генов, дабы отдать людским стволовым клеточкам несколько вариаций генов, найденных у неандертальцев. Эти отредактированные стволовые клеточки потом помещаются в маленькие ячейки головного мозга, имитирующие развитие головного мозга у плода, в комплекте с них своими кровеносными сосудами, нейронными паутинами и функционирующими синапсами.

    Сравнивая рост неандертализированных мини-мозгов с мозгом человека, Паабо уповает подчеркнуть генетические причины, кои проделывают нас таковыми пикантными.

    «Неандертальцы были разумными, как только и альтернативные млекопитающие. Они и не получались в океан, ежели и не лицезрели иного берега», разговаривает Паабо. «Но для меня наибольший вопросец в истории населения земли звучит эдак: посему мы-то стали так отчаянными?».

    Революция ДНК

    Палеонтологи издавна задавались вопросцем, как только эволюция слепила наши умопомрачительные мозги. Сравнивая нашу генетику с генетикой наших ближайших родственников-обезьян, генетики тщательно подчеркнули горстку критически различных генов. К примеру, маленькие мутации в FOXP2, по-видимому, лежат в базе нашей способность сформировывать сложноватые фонемы и слова. Некие даже полагают, что FOXP2 — это же ключевое био привилегию, которое дарует нам наш обеспеченный, интенсивный язык.

    К огорчению, сопоставление геномов может лишь выявить гены, кои различаются у граждан и обезьян — а уж ах так эти гены сформировали наше развитие головного мозга, этот вопросец останется без ответа.

    «Раньше мы ординарно ограничивались просмотром заданных секвенирования и каталогизацией отличий у остальных приматов», жалуется нейрогенетик Саймон Фишер, руководящий Университетом психолингвистики Макса Планка в Неймегене, Нидерланды. «Мы немного разочаровались, работая столько лет с классическими инструментами».

    Сейчас, благодаря необычным технологиям ДНК, все обязано поменяться.

    Приблизительно тридцать годов назад Паабо начал всерьез анализировать конструктивную идею: можно ли извлечь ДНК из мертвой ткани? Хотя ДНК относительно размеренна по сопоставлению с иными биомолекуламии, таковыми как только белки, она начинает резво разлагаться опосля погибели. Именитая удвоенная спираль, подробно смотанная природой в малогабаритные структуры, со временем разбивается на все про все наиболее краткие куски. Собрать эти куски назад в единые структуры оказывается очень сложноватой задачей, однако в 1985 году, используя прах 2400-летней мумии, Паабо внушительно проявил, что это же можно выполнить.

    Это же открытие обширно распахнуло двери палеонтологии. Ученые закончили быть связанными классической ДНК современных, живых сортов; у их возник массивный инструмент, позволяющий возвратиться обратно во времени и исследовать ДНК, потерянную в истории.

    Ослепленный сиим начальным фуррором, Паабо обратился к неандертальцам, загадочной ветки граждан, вымерших наиболее 30 000 годов назад. В 2016 году он опубликовал первый комплексный геном неандертальца, шокировав ученых и публику интригующим результатом: от 1 перед началом 6 процентов генов неандертальцев присутствовали у граждан из Европы, с Близкого Востока и Далекого Востока. То есть, рано или поздно древнейшей истории наши праотцы плясали горизонтальное танго со собственными неандертальскими кузенами, а уж мы — прямое наследство этих танцев.

    «Неандертальцы оставили след в ДНК проживающих сейчас граждан. Это же максимально круто. Неандертальцы и не вымерли полностью», рассказывал Паабо в то время.

    Его открытие привело к наиболее машистому вопросцу: в которой степени неандертальцы нам родственники? Как только и современные люди, эти гоминиды с обширной челюстью и выпуклой надбровной дугой жили в пещерах и отрисовывали на стенках, образовывали головные уборы и декорировали свои туловища оттенками за длительное время перед началом тамошнего, как только нога современных граждан сглупила по Европе. Но они вымерли, а уж люди достигнули миллиардной численности и разбежались по всему земному шару.

    Сравнивая наши геномы, группа Паабо сформулировала несколько регионов, содержащих варианты ДНК — конфигурации, кои могли бы посодействовать людям приспособиться. Посреди их — геномные области, кои играются участие в когнитивном развитии.

    Хотя наши дико различные судьбы умеют быть не вконец сопряжены с разницами в зании, Паабо полагает, что с сего пространства существовало бы хорошо начать. И благодаря органоидам головного мозга сейчас он может проверить собственную идею.

    Мозговые шарики

    Органоиды головного мозга именуют по-разному: церебральные сферы, мини-мозги, церебральные органоиды. В первый раз изобретенные в 2013 году, эти затейливые шарики либо капли головного мозга смотрятся очень жутковато. Однако так как них рост отражает развитие людского эмбрионального головного мозга, эти шарики резво стали излюбленной игрушкой нейробиологов.

    Рецепты приготовления мозговых органоидов бывают самые различные, однако привычно них проделывают из стволовых клеток человека. Под кропотливым наблюдением клеточки медлительно развиваются в деформированные фрагменты ткани головного мозга с помощью хим супа. Подобно действительному людскому головному мозгу, большая часть капель содержат структуру, похожую на кору мозга, морщинистый наружный слой головного мозга, который организует когнитивные опции высшего уровня, этакие как только внимание, язык и идея.

    По прошествии достаточного количества времени, нейроны снутри мозговых шариков наливаются электромагнитной активностью и подключаются к нейронным паутинам, при этом некие стыки протягиваются сквозь весь органоид. Эти мозговые капли и не являются «мини-мозгами» в фолиант смысле, что умеют мыслить либо ощущать, нет. Однако кропотливый анализ них клеточного состава и экспрессии генов проявил комплект многофункциональных нейронных типов, совокупная работа которых припоминает головной мозг зародыша второго триместра.

    Другими словами, мозговые шарики — безупречные кандидаты для исследования развития головного мозга. С момента собственного сотворения они использовались для имитации аутизма, шизофрении и исследования воздействия вируса Зика на головной мозг плода.

    А уж сейчас, благодаря Паабо, они отыщут применение в палеонтологии.

    Возрождение неандертальцев

    Дабы нормализовать весь неандертальский геном, ученым пришлось бы сконфигурировать миллион генов. Эта принципиальная миссию в текущее время невозможна даже при пользовании сложноватых инструментов редактирования генома, этаких как только CRISPR.

    Заместо грубого редактирования любых неандертальских вариаций в людские стволовые клеточки, Паабо употребляет наиболее плоский подход: внедряет лишь три главных гена, кои различаются у граждан и неандертальцев, а уж потом выслеживает воздействие этих генов на развитие головного мозга.

    Это же испытанный способ.

    Пару лет обратно, работая с Виландом Хаттнером, нейробиологом Колледжа молекулярной клеточной биологии и генетики Макса Планка, команда вырастила мозговые органоиды, использовав лейкоциты человека и остальных приматов. Капли головного мозга развивались несколько недель, позволяя ученым ассоциировать и сопоставлять, как только различается рост клеток у различных сортов. Используя живую микроскопию, ученые нашли, что клеточки человека стают в полтора раза длиннее, чем обезьян, дабы построить свои хромосомы перед зонированием на дочерние клеточки. И это же удлинение каким-то образом помогает людям генерировать намного все больше нейронных стволовых клеток, чем нашим наиблежайшим родственникам посреди приматов.

    Паабо уповает определить все больше схожих колоритных различий у неандертальских мини-мозгов, так как они могли бы растолковать, посему современные люди одолели как только общий вид.

    «Лучшим результатом существовало бы то, что генетические конфигурации приводят к наиболее длительному либо наиболее разветвленному росту нейронов», разговаривает он. «Можно существовало бы сообщить, что это же био база для тамошнего, посему наш головной мозг работает иначе».

    Наконец, это же лишь начало исследования людской уникальности, которое предстало может быть лишь ныне.