Att studera neandertalarnas hjärna kan avslöja genetiska modifieringar som fick neandertalarna att möta utrotning samtidigt som vi blev människor som en unik art som överlevde länge.
Neanderthals var en mänsklig art (kallad Neanderthal neanderthalensis) som utvecklades i Asien och Europa och samexisterade till viss del med nuvarande människor (Homo Sapiens) som utvecklats i Afrika. Dessa möten hade lett till att mänskliga arv ärvde 2% av neandertalaren DNA- och därmed är de de närmaste forntida släktingarna till dagens människor. Neandertalare är senast kända för att ha existerat för cirka 130000 40,000 och XNUMX XNUMX år sedan. Neandertalare, vanligtvis kallade "grottmänniskor", hade en distinkt låg lång skalle, bred näsa, ingen framträdande haka, stora tänder och kort men stark muskulös kroppsram. Deras utmärkande egenskaper är tecken på att söka ett sätt för kroppen att spara värme mitt i kylan och den hårda miljöer de bodde i. Trots sina primitiva levnadsförhållanden var de mycket ljusa, begåvade och sociala människor med hjärnstorlek större än moderna människor idag. De var utmärkta jägare med färdigheter, styrka, mod och skickliga kommunikationsförmåga. Även om de levde i utmanande miljöer var de oerhört fyndiga. Faktum är att man tror att det kan ha funnits en mycket liten klyfta mellan neandertalare och oss människor när det gäller beteende och instinkter. Fossila uppgifter visar att de var köttätare (även om de också åt svampar), jägare och asätare. Det är fortfarande oklart om de hade ett eget språk, men komplex dynamik i deras liv tyder på att de kommunicerade med varandra med hjälp av ett språk.
Neandertalarna är nu utrotade i 40,000 350,000 år, men det är fortfarande ett mysterium hur en art som hade överlevt i mer än XNUMX XNUMX år kunde möta utrotning. Vissa forskare har formulerat att moderna människor är ansvariga för utrotningen av neandertalarna eftersom de kanske inte har kunnat överleva på ett skickligt sätt med konkurrensen om resurser från tidiga förfäder till moderna människor. Detta måste också ha förvärrats av snabba förändringar i klimatförhållandena. Neandertalarna försvann inte alla snabbt utan ersattes av moderna människor gradvis genom lokala befolkningar. Neandertalarna är den mest intressanta delen av mänsklig evolution som har fascinerat forskare mest på grund av neandertalarnas närhet till dagens människor. Och för att stödja detta forskning, många föremål och fossiler, till och med hela skelett har upptäckts som visar en glimt av neandertalarnas liv.
Att odla en neandertalhjärna i laboratoriet
Forskare vid University of California, San Diego odlar neandertalarnas miniatyrhjärnor (som liknar en cortex som är det yttre lagret av hjärna) av storleken på en "ärta" i petriskålar i laboratoriet. Var och en av dessa "ärter" bär NOVA1-genen av förfäderna och har cirka 400,000 XNUMX celler. Målet med att odla och analysera dessa "minihjärnor" av neandertalare är att belysa små neurala klumpar som kan berätta varför denna länge överlevande art dog ut och vad som var anledningen till att moderna människor istället erövrade planet Jorden. Det är viktigt att förstå detta eftersom vissa moderna människor delar 2% DNA med neandertalare genom avel och vid ett tillfälle samexisterade vi med dem. Jämförelsen av genetiska skillnader i hjärnan kan kasta maximalt ljus över deras bortgång och snabba ökning av homo sapiens.
För att initiera tillväxten av minihjärnan använde forskare stamcellsteknik där stamceller börjar bli en hjärnorganoid (ett litet organ) under en period av flera månader. I sin fullvuxna storlek mäter dessa organoider 0.2 tum och är synliga för blotta ögat. Deras tillväxt är dock restriktiv eftersom de under laboratorieförhållanden inte får den blodtillförsel som krävs för att de ska växa helt. Så, minihjärnceller fick näringsämnena för tillväxt genom diffusionsprocessen. Det kan vara möjligt att odla dem ytterligare genom att kanske inpränta 3D-printade konstgjorda blodkärl i dem för att möjliggöra utveckling, vilket är något forskare skulle vilja försöka.
Första steget mot att jämföra neandertalarens hjärna med vår
Neandertalhjärnor är mer långsträckta rörliknande strukturer jämfört med mänskliga rundade hjärnor. I detta exceptionella arbete jämförde forskare tillgängliga fullständigt sekvenserade genom från neandertalare med moderna människor. Neandertalgenomet sekvenserades efter att ha hämtat det från ben i fossilerna som upptäcktes. Totalt 200 gener visade betydande skillnader och från denna lista fokuserade forskarna på NOVA1 – master genexpressionsregulator. Denna gen är densamma hos människor och neandertalare med bara en liten skillnad (ett enda DNA-baspar). Genen ses ha högt uttryck i neuroutveckling och har kopplats till flera neurala tillstånd som autism. Vid närmare granskning hade neandertalarens minihjärnor mycket få kopplingar mellan neuroner (kallade synapser) än vad som är typiskt och hade också olika neuronala nätverk som såg ut som en mänsklig hjärna som lider av autism som forskare förutspådde. Det är mycket möjligt att människor hade mer avancerade och sofistikerade neurala nätverk jämfört med neandertalare som fick oss att överleva över dem.
Denna forskning är i ett mycket tidigt skede för att komma fram till en slutsats, främst på grund av karaktären hos kontrollerade experiment. Den största begränsningen av denna studie är att sådana minihjärnor inte är "medvetna sinnen" eller en "full hjärna" och inte riktigt kan ge en fullständig bild av hur en vuxen hjärna fungerar. Men om olika regioner odlas framgångsrikt kan de passas ihop för att få en större förståelse för neandertalarens "sinne". Forskare skulle definitivt vilja utforska mer om förmågan hos neandertalarnas hjärnor att lära sig saker och därmed skulle de försöka sätta in dessa minihjärnor i roboten och förstå signalerna.
***
{Du kan läsa den ursprungliga forskningsartikeln genom att klicka på DOI-länken nedan i listan över citerade källor}
Källa (er)
Cohen J 2018. Neandertalhjärnans organoider kommer till liv. Vetenskap. 360 (6395).
https://doi.org/10.1126/science.360.6395.1284
