איך אנחנו, בני האדם, הפכנו למה שאנחנו היום היא שאלה שמדענים ניסו לענות עליה כבר זמן רב. איך פיתחנו יכולות קוגניטיביות כל כך מתקדמות, שהולידו שפה מורכבת, שירה ומדע טילים? באיזה אופן שונה המוח האנושי המודרני מאלה של קרובינו האבולוציוניים הקרובים ביותר, כגון ניאנדרטלים ו דניסובנס?
על ידי הכנסת גנים עתיקים ממינים נכחדים כאלה לתוך "מיני מוחות" אנושיים- אשכולות של תאי גזע שגדלו במעבדה שמתארגנים בגרסאות זעירות של מוח אנושי - מדענים החלו למצוא רמזים חדשים.
רוב מה שאנחנו יודעים על האבולוציה האנושית מגיע מחקר מאובנים ועצמות עתיקות. אנו יודעים שהניאנדרטלים והדניסובנים התפצלו מבני האדם לפני 500,000-600,000 שנים בערך, וכי הניאנדרטלים האחרונים לא נעלמו מאירופה עד לפני כ-40,000 שנה.
מחקרים הראו גם שבני אדם וניאנדרטלים משולבים, ושהניאנדרטלים היו הרבה יותר מתוחכם ממה שחשבו בעבר.
מלימוד הגודל והצורה של גולגולות מאובנות, אנו גם יודעים שמוחות של בני אדם ארכאיים היו בערך באותו גודל של גולגולות אנושיות מודרניות, אם לא גדולות יותר, ונראה שהם צורות שונות. עם זאת, למרות שוריאציות כאלה עשויות להיות מתואמות עם יכולות ותפקודים קוגניטיביים שונים, המאובנים אינם יכולים להסביר לבדם כיצד הצורות משפיעות על התפקוד. למרבה המזל, ההתקדמות הטכנולוגית האחרונה סיפקה דרך חדשה להבנה כיצד אנו שונים מקרובינו שנכחדו.
ריצוף של DNA עתיק אפשר למדענים להשוות גנים של ניאנדרטלים ודניסובים לאלו של בני אדם מודרניים. זה עזר לזהות הבדלים ודמיון, חושפת שאנו חולקים את רוב ה-DNA שלנו עם ניאנדרטלים ודניסובים.
ובכל זאת, באזורים ספציפיים, יש וריאנטים של גנים הנישאים בלעדית על ידי בני אדם מודרניים. אזורי DNA ספציפיים אלה לאדם עשויים להיות אחראים לתכונות המפרידות את המין שלנו מקרובינו שנכחדו. על ידי הבנת אופן פעולת הגנים הללו, אנו יכולים אפוא ללמוד על התכונות הייחודיות לבני אדם מודרניים.
מחקרים שהשוו בין רצפי DNA ארכאיים ומודרניים גילו הבדלים בגנים חשוב לתפקוד, להתנהגות ולהתפתחות של המוח - בפרט גנים המעורבים בחלוקת תאים ובסינפסות (המעבירות דחפים עצביים חשמליים בין תאים). אלה הציעו שהמוח האנושי מתבגר לאט יותר מאשר הניאנדרתלי.
באופן ספציפי, הפיתוח של קורטקס אורביטופרונטלי אצל תינוקות, שנחשבים כמעורבים בהכרה מסדר גבוה כמו קבלת החלטות, עשוי להשתנות באופן משמעותי אך עדין מאז הפיצול מהניאנדרטלים. גם בני אדם מגיעים לבגרות מינית מאוחר יותר מאבותיהם, מה שיכול לעזור להסביר מדוע אנו חיים יותר.
מוחות גדלים
זה זמן רב לא ברור אילו שינויים אבולוציוניים היו החשובים ביותר. צוות מדענים בראשות אליסון מוטרי באוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו, פרסם לאחרונה מחקר ב מדע ששפכו קצת אור על השאלה הזו.
הם עשו זאת על ידי גידול מיני מוחות - המוכרים מדעית כ"אורגנואידים" - מתאי גזע שמקורם בעור. אורגנואידים במוח אינם מודעים כפי שאנו - הם פשוטים מאוד ואינם מגיעים לגדלים גדולים יותר מחמישה או שישה מילימטרים, בגלל חוסר באספקת דם. אבל הם יכולים לפלוט גלי מוח ולהצמיח רשתות עצביות מורכבות יחסית המגיבות לאור.
הצוות הכניס גרסה נכחדת של גן המעורב בהתפתחות המוח באורגנואידים באמצעות זכייה בפרס נובל קריספר-Cas9 טכנולוגיה, המתוארת לעתים קרובות כ"מספריים גנטיות", המאפשרת עריכה מדויקת ומניפולציה של גנים.
אנו יודעים שהגרסה הישנה של הגן הייתה קיימת אצל ניאנדרטלים ודניסובנים, בעוד שמוטציה שינתה מאוחר יותר את הגן לגרסה הנוכחית שבני האדם המודרניים נושאים.
האורגנואידים המהונדסים הראו כמה הבדלים. הם התרחבו לאט יותר מאשר האורגנואידים האנושיים ושינו את היווצרות הקשרים בין נוירונים. הם גם היו קטנים יותר והיו בעלי משטחים מחוספסים ומורכבים בהשוואה לאורגנואידים האנושיים המודרניים החלקים והכדוריים.
מוטציית נהיגה אחת?
המחקר זיהה 61 גנים שונים בין בני אדם מודרניים לארכאיים. אחד מהגנים האלה הוא NOVA1, שיש לו תפקיד חיוני בוויסות פעילות גנים אחרים במהלך התפתחות מוחית מוקדמת. זה גם ממלא תפקיד ביצירת סינפסות.
פעילות שונה של NOVA1 נמצאה בעבר כגורמת להפרעות נוירולוגיות כגון מיקרוצפליה (המובילה לראש קטן), התקפים, עיכוב התפתחותי חמור והפרעה גנטית הנקראת דיסאוטונומיה משפחתית, מה שמציע שזה חשוב לתפקוד תקין של המוח האנושי. הגרסה שבני אדם מודרניים נושאים השתנתה באות אחת של הקוד. שינוי זה גורם לתוצר הגן, חלבון NOVA1, להרכב שונה ואולי לפעילות שונה.
בעת ניתוח האורגנואידים, מדענים גילו שהגן הארכאי NOVA1 שינה את פעילותם של 277 גנים אחרים - רבים מהם מעורבים ביצירת סינפסות וקשרים בין תאי מוח. כתוצאה מכך, למוח המיני הייתה רשת תאים שונה מזו של אדם מודרני.
זה אומר שהמוטציה ב-NOVA1 גרמה לשינויים מהותיים במוח שלנו. שינוי באות בודדת של קוד ה-DNA עשוי לעורר רמה חדשה של תפקוד מוח בבני אדם מודרניים. מה שאנחנו לא יודעים זה איך בדיוק זה קרה.
הצוות אמר שהם יעקוב אחר הממצא המרתק שלהם על ידי חקירת 60 הגנים האחרים ביתר פירוט, כדי לראות מה קורה כאשר אתה משנה כל אחד או שילוב של כמה.
אין ספק שזהו תחום מחקר מסקרן, כאשר האורגנואידים נותנים תובנה חשובה לגבי המוח של המינים העתיקים הללו. אבל אנחנו רק בהתחלה. מניפולציה של גן בודד לא תלכוד את הניאנדרטלי והדניסובן האמיתיים גנטיקה. אבל זה עדיין יכול לעזור למדענים להבין איך כמה גנים ספציפיים לאדם פועלים.
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
תמונת אשראי: ויקישיתוף
