Verschillen onthuld in menselijke en Neanderthaler hersenen

Meld u aan voor de Wonder Theory-nieuwsbrief van CNN. Verken het universum met nieuws over verbazingwekkende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.

CNN
–

Door gefossiliseerde schedels te bestuderen, weten wetenschappers dat de grootte van het Neanderthaler-brein hetzelfde was, zo niet iets groter, dan het formaat van het brein van de moderne mens. Onderzoekers wisten echter niet veel over de evolutie van het Neanderthaler-brein, omdat zachte weefsels niet goed bewaard zijn gebleven in het fossielenbestand.

Nu heeft een interessante studie die op 8 september is vrijgegeven een mogelijk verschil aan het licht gebracht dat de moderne mens, of Homo sapiens, een cognitief voordeel heeft gegeven ten opzichte van Neanderthalers, de mensachtigen uit het stenen tijdperk die in Europa en delen van Azië leefden voordat ze ongeveer 40.000 jaar geleden uitstierven . .

Wetenschappers van het Max Planck Instituut voor Moleculaire Celbiologie en Genetica in Dresden, Duitsland, zeggen dat ze een genetische mutatie hebben geïdentificeerd die leidde tot snellere vorming van neuronen in de hersenen van Homo sapiens. De primitieve variant van het gen in kwestie, bekend als TKTL1, verschilt van de moderne menselijke variant door een enkel aminozuur.

“We hebben een gen geïdentificeerd dat ertoe bijdraagt ​​dat we mens worden”, zegt studieauteur Weiland Hutner, professor en emeritus directeur van het instituut.

Toen twee exemplaren van het gen in de embryo’s van muizen werden ingebracht, ontdekte het onderzoeksteam dat een moderne menselijke variant van het gen leidde tot een toename van een specifiek type… cellen die neuronen creëren in het neocortex-gebied van de hersenen. De wetenschappers testten ook de twee genetische varianten in knaagdierembryo’s en in het laboratorium gekweekt hersenweefsel gemaakt van menselijke stamcellen, organoïden genaamd, met vergelijkbare resultaten.

Het team concludeerde dat dit vermogen om meer neuronen te produceren Homo sapiens waarschijnlijk een cognitief voordeel gaf dat geen verband hield met de totale hersengrootte, wat suggereert dat moderne mensen “meer neocortex hadden om mee te werken dan oude Neanderthalers”, aldus de studie. Gepubliceerd in het tijdschrift Science.

“Dit laat ons zien dat hoewel we niet weten hoeveel neuronen een Neanderthaler-brein heeft, we kunnen aannemen dat moderne mensen een hoger aantal neuronen hebben in de frontale kwab van de hersenen, waar de TKTL1-activiteit hoger is dan die van Neanderthalers,” Huttner uitgelegd.

“Er is discussie geweest over de vraag of de frontale kwab van Neanderthalers zo groot was als die van moderne mensen,” voegde hij eraan toe.

“Maar het maakt ons niet uit, want (uit dit onderzoek) weten we dat moderne mensen meer neuronen in de frontale kwab zouden moeten hebben… en we denken dat dat een voordeel is van cognitieve vaardigheden.”

Alison Muotri, professor en directeur van het Stem Cell Program and Archeology Center aan de University of California San Diego, zei dat hoewel dierproeven een “volledig significant verschil” in de productie van neuronen aan het licht brachten, het verschil subtieler was in organellen. Hij deed niet mee aan het onderzoek.

“Dit werd slechts in één cellijn gedaan, en aangezien we zoveel veelzijdigheid hebben met dit protocol voor hersenorganoïden, zou het ideaal zijn om de experimenten met een tweede cellijn te herhalen,” zei hij via e-mail.

Het is ook mogelijk dat de oude versie van het TKTL1-gen niet uniek was voor Neanderthalers, merkte Muotri op. De meeste genomische databases zijn gericht op West-Europeanen en mensen in andere delen van de wereld hebben waarschijnlijk de Neanderthaler-versie van dit gen gedeeld.

“Ik denk dat het te vroeg is om verschillen tussen Neanderthalers en moderne menselijke cognitie te suggereren,” zei hij.

Archeologische ontdekkingen in de afgelopen jaren hebben aangetoond dat Neanderthalers complexer waren dan populaire culturele afbeeldingen van wilde holbewoners doen vermoeden. Onze oude familieleden wisten hoe ze moesten overleven in koude en warme klimaten en gebruikten complexe gereedschappen. zij ook garen makenzwom en kunst creatie.

Studie co-auteur en geneticus Svante Pääbo, directeur van het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie in Leipzig, Duitsland, pionierde inspanningen om oud DNA uit Neanderthaler botten te extraheren, te sequensen en te analyseren.

Zijn werk leidde tot de ontdekking in 2010: De eerste mensen trouwden met Neanderthalers. Wetenschappers vergeleken later het Neanderthaler-genoom met de genetische gegevens van levende mensen vandaag de dag om te zien hoe onze genen elkaar overlappen en verschillen: TKTL1 is slechts een van de tientallen specifieke genetische variaties, Hoewel sommige veel voorkomende genen gevolgen kunnen hebben voor de menselijke gezondheid.