Πώς ποντίκια με ανθρώπινο DNA απέκτησαν μεγαλύτερους εγκεφάλους

Γενετικές αλληλουχίες που υπάρχουν αποκλειστικά στον άνθρωπο εισήχθησαν σε ποντίκια και προκάλεσαν αύξηση του μεγέθους του εγκεφάλου τους, ένα πείραμα που ίσως προσφέρει νέα στοιχεία για την εξέλιξη της ανθρώπινης νοημοσύνης.

Ο λόγος που ο άνθρωπος έχει αναλογικά μεγαλύτερο εγκέφαλο από άλλα πρωτεύοντα θηλαστικά παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της εξέλιξης. Ο εγκέφαλός μας ουσιαστικά τριπλασιάστηκε σε μέγεθος από την εποχή που η εξελικτική γραμμή μας διαχωρίστηκε από τον χιμπατζή πριν από περίπου 6 εκατομμύρια χρόνια.

Τα τελευταία χρόνια η προσοχή στρέφεται στις αλληλουχίες HAR (Human Accelerated Regions), περιοχές του γονιδιώματος που διατηρούνται σχεδόν αναλλοίωτες σε άλλα θηλαστικά αλλά διαφέρουν σημαντικά στον άνθρωπο.

Η νέα μελέτη εστιάζει σε μια τέτοια αλληλουχία με την ονομασία HARE5, την οποία είχε ανακαλύψει η ίδια ερευνητική ομάδα πριν από μια δεκαετία.

Ο ρόλος της στον άνθρωπο παραμένει ασαφής, ωστόσο προηγούμενα είχαν δείξει ότι η αντίστοιχη αλληλουχία των ποντικών αυξάνει την έκφραση του γονιδίου Fzd8, το οποίο παίζει κεντρικό ρόλο στην ανάπτυξη του νευρικού συστήματος.

Η ομάδα της Ντέμπρα Σίλβερ, νευροβιολόγου του Πανεπιστημίου Duke στη Βόρεια Καρολίνα των ΗΠΑ, αντικατέστησε την αλληλουχία HARE5 των ποντικών με την ανθρώπινη βερσιόν.

Ως αποτέλεσμα, ο εγκέφαλος των πειραματόζωων κατά την ενηλικίωση ήταν 6,5% μεγαλύτερος από το κανονικό, αναφέρει η ερευνητική ομάδα στο περιοδικό Nature.

Η ανθρώπινη αλληλουχία διαπιστώθηκε ότι εκφραζόταν περισσότερο στα βλαστικά κύτταρα του εγκεφάλου από τα οποία προκύπτουν οι νευρώνες και άλλα είδη κυττάρρων. Και πράγματι, ο αριθμός των νευρώνων ήταν αυξημένος στα γενετικά τροποποιημένα τρωκτικά.

Μέχρι στιγμής πάντως δεν είναι σαφές αν η γενετική τροποποίηση ενίσχυσε τις γνωστικές ικανότητες ή τη μνήμη των ζώων, διευκρίνισε η δρ Σίλβερ στον δικτυακό τόπο του Nature,

Οι ερευνητές προχώρησαν και σε μια σύγκριση με τον χιμπατζή σε πειράματα με «οργανίδια» εγκεφάλου, μάζες εγκεφαλικού ιστού που καλλιεργούνται στο εργαστήριο ως μοντέλα του πλήρους εγκεφάλου.

Τα οργανίδια που περιείχαν την ανθρώπινη αλληλουχία HARE5 παρήγαγαν περισσότερους νευρώνες από αυτά στα οποία είχε εισαχθεί η αντίστοιχη αλληλουχία του χιμπατζή, μια ακόμα ένδειξη ότι το συγκεκριμένο τμήμα του γονιδιώματος έπαιξε ρόλο στην εξέλιξη της ανθρώπινης νοημοσύνης.

Οι ερευνητές αναγνωρίζουν πάντως ότι η αλληλουχία HARE5 είναι πιθανότατα ένας από τους πολλούς παράγοντες που επηρέασαν την εξέλιξη του ανθρώπινου μυαλού. Υπάρχουν εξάλλου δεκάδες ακόμα αλληλουχίες HAR που δεν έχουν μελετηθεί.

Όπως δήλωσε η Σίλβερ, «υπάρχουν πολλοί, πάρα πολλοί μηχανισμοί που παίζουν κρίσιμο ρόλο στο να κάνουν τον ανθρώπινο εγκέφαλο αυτό που είναι».

Πηγή: in