私たち人間が今日の私たちになった経緯は、科学者たちが長い間答えようとしてきた問題です。 このような高度な認知能力をどのように進化させ、複雑な言語、詩、ロケット科学を生み出したのでしょうか。 現代の人間の脳は、次のような私たちの最も近い進化の親戚のものとどのように異なっていますか？ ネアンデルタール および Denisovans?
そのような絶滅した種から古代の遺伝子をに再導入することによって 人間の「ミニブレイン」—実験室で成長した幹細胞のクラスターで、人間の脳の小さなバージョンに組織化されています—科学者たちは新しい手がかりを見つけ始めました。
人類の進化について私たちが知っていることのほとんどは、古代の化石と骨の研究から来ています。 ネアンデルタール人とデニソワ人が人間から分岐したことを私たちは知っています 約500,000万〜600,000万年前、そして最後のネアンデルタール人は約40,000、XNUMX年前までヨーロッパから姿を消しませんでした。
研究はまた、人間とネアンデルタール人が 混血、そしてそのネアンデルタール人はたくさんいた より洗練された これまで考えられていたよりも。
のサイズと形の研究から 化石化した頭蓋骨、旧人類の脳は、大きくはないにしても、現代の人間の頭蓋骨とほぼ同じサイズであり、異なる形状に見えることもわかっています。 しかし、そのような変化は異なる認知能力や機能と相関しているかもしれませんが、化石だけでは形状が機能にどのように影響するかを説明することはできません。 幸いなことに、最近の技術の進歩により、私たちが絶滅した親戚とどのように違うのかを理解するための新しい道が開かれました。
古代DNAの配列決定により、科学者はネアンデルタール人とデニソワ人の遺伝子を現代人の遺伝子と比較することができました。 これは助けになりました 相違点と類似点を特定する、私たちがネアンデルタール人とデニソワ人と私たちのDNAのほとんどを共有していることを明らかにします。
それでも、特定の地域では、現代人だけが持っている遺伝子変異体があります。 これらの人間特有のDNA領域は、私たちの種を私たちの絶滅した親類から分離する形質の原因である可能性があります。 したがって、これらの遺伝子がどのように機能するかを理解することにより、現代人に特有の特徴について学ぶことができます。
古風なDNA配列と現代のDNA配列を比較する研究により、遺伝子の違いが特定されました 機能、行動、発達にとって重要 脳の、特に細胞分裂とシナプス（細胞間で電気神経インパルスを伝達する）に関与する遺伝子。 これらは、人間の脳がネアンデルタール人よりもゆっくりと成熟することを示唆しています。
具体的には、 眼窩前頭皮質 意思決定のような高次の認知に関与していると考えられている乳児では、ネアンデルタール人からの分裂以来、大幅に、しかし微妙に変化した可能性があります。 人間はまた、祖先よりも遅く性的に成熟します。これは、私たちが長生きする理由を説明するのに役立ちます。
成長する脳
どの進化的変化が最も重要であるかは長い間不明でした。 が率いる科学者のチーム アリソン・ムオトリ カリフォルニア大学サンディエゴ校で 最近で研究を発表しました 科学 それはこの質問にいくらかの光を当てました。
彼らは、皮膚に由来する幹細胞から、科学的に「オルガノイド」として知られているミニ脳を成長させることによってこれを行いました。 脳オルガノイドは私たちのように意識していません。それらは非常に単純で、血液供給が不足しているため、約XNUMX〜XNUMXミリメートルを超えるサイズには達しません。 しかし、それらは脳波を放出し、光に反応する比較的複雑なニューラルネットワークを成長させることができます。
チームは、オルガノイドの脳の発達に関与する遺伝子の絶滅したバージョンを使用して挿入しました ノーベル賞受賞 CRISPR-Cas9 遺伝子の正確な編集と操作を可能にする「遺伝子はさみ」と呼ばれることが多い技術。
遺伝子の古いバージョンがネアンデルタール人とデニソワ人に存在していたのに対し、突然変異は後に遺伝子を現代の人間が持っている現在のバージョンに変えたことを私たちは知っています。
設計されたオルガノイドはいくつかの違いを示しました。 それらは人間のオルガノイドよりもゆっくりと拡大し、ニューロン間の接続の形成を変化させました。 それらはまた、滑らかで球形の現代の人間のオルガノイドと比較して、より小さく、粗くて複雑な表面を持っていました。
XNUMXつの運転突然変異？
この研究では、現代人と旧人類で異なる61個の遺伝子が特定されました。 これらの遺伝子のXNUMXつは NOVA1、これは初期の脳の発達中に他の遺伝子の活動を調節するのに重要な役割を持っています。 また、シナプスの形成にも役割を果たします。
NOVA1の活動の変化は、小頭症（小さな頭につながる）、発作、重度の発達遅延、および 家族性自律神経障害、それが正常な人間の脳機能にとって重要であることを示唆しています。 現代の人間が持っているバージョンは、コードの1文字に変更があります。 この変化により、遺伝子の産物であるNOVAXNUMXタンパク質は、異なる組成とおそらく異なる活性を持つようになります。
オルガノイドを分析したところ、科学者たちは、古風なNOVA1遺伝子が他の277個の遺伝子の活性を変化させたことを発見しました。それらの多くは、脳細胞間のシナプスと接続の作成に関与しています。 その結果、ミニ脳は現代人のものとは異なる細胞ネットワークを持っていました。
これは、NOVA1の突然変異が私たちの脳に本質的な変化を引き起こしたことを意味します。 DNAコードのXNUMX文字の変化は、現代人の脳機能の新しいレベルを引き起こす可能性があります。 私たちが知らないのは、これがどのように正確に起こったかです。
チームは彼らが彼らの魅力的な発見をフォローアップすると言いました 他の60の遺伝子をより詳細に調査することによって、それぞれまたは複数の組み合わせを変更するとどうなるかを確認します。
オルガノイドがこれらの古代の種の脳に重要な洞察を与えることで、それは間違いなく興味深い研究分野です。 しかし、私たちはまだ始まったばかりです。 単一の遺伝子の操作は、真のネアンデルタール人とデニソワ人を捕らえません 遺伝学。 しかし、それでも科学者がいくつかの人間特有の遺伝子がどのように機能するかを理解するのに役立つ可能性があります。
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