Ποντίκια με ανθρώπινο DNA παρουσίασαν εγκεφάλους μεγαλύτερους κατά 6,5% σε σχέση με τα κανονικά ποντίκια, σύμφωνα με νέα έρευνα που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature. Η ανακάλυψη παρέχει σημαντικές πληροφορίες για την κατανόηση της εξέλιξης του ανθρώπινου εγκεφάλου διαχρονικά.
Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν σε ένα τμήμα του ανθρώπινου DNA που ονομάζεται HARE5, το οποίο βοηθά στη ρύθμιση της ανάπτυξης των εγκεφαλικών κυττάρων. Όταν αντικατέστησαν την έκδοση του ποντικιού με την ανθρώπινη εκδοχή, τα ζώα ανέπτυξαν σημαντικά μεγαλύτερους εγκεφάλους.
Η ανθρώπινη έκδοση του HARE5 φάνηκε να λειτουργεί πιο ενεργά στα αρχικά εγκεφαλικά κύτταρα που είναι γνωστά ως ακτινωτή γλοία, κύτταρα που αργότερα γίνονται νευρώνες και άλλοι εγκεφαλικοί ιστοί. Με τη γενετική αλλαγή, τα βλαστικά κύτταρα πολλαπλασιάστηκαν πιο γρήγορα και παρήγαγαν περισσότερους νευρώνες, αυξάνοντας το μέγεθος του εξωτερικού στρώματος του εγκεφάλου.
Παρόλο που τα ποντίκια ανέπτυξαν μεγαλύτερους εγκεφάλους, παραμένει άγνωστο εάν η αλλαγή οδήγησε σε βελτιωμένη μνήμη ή νοημοσύνη. Η Debra Silver, νευροβιολόγος στο Duke University και ανάμεσα στους συγγραφείς της μελέτης, δήλωσε ότι οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμη εάν τα ποντίκια είναι πιο έξυπνα.
Η έρευνα στηρίζεται σε προηγούμενες μελέτες που διερεύνησαν πώς οι ανθρώπινες επιταχυνόμενες περιοχές (HARs) - σύντομα τμήματα DNA που παρέμειναν ίδια σε πολλά θηλαστικά αλλά εξελίχθηκαν ραγδαία στους ανθρώπους - θα μπορούσαν να επηρεάσουν την ανάπτυξη του εγκεφάλου. Οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει περίπου 3.000 από αυτές τις HARs, αλλά οι περισσότερες παραμένουν ελάχιστα κατανοητές.
Η ομάδα της Silver εντόπισε για πρώτη φορά το HARE5 σχεδόν μια δεκαετία πριν. Στη νεότερη μελέτη, η ομάδα συνέκρινε τη λειτουργία του σε ανθρώπους, χιμπαντζήδες και ποντίκια. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ανθρώπινη έκδοση του HARE5 ενέθαρρε περισσότερη ανάπτυξη εγκεφαλικών κυττάρων σε σχέση με τους χιμπαντζήδες ή τα ποντίκια.
Για να εξετάσουν καλύτερα πώς λειτουργούσε αυτό, οι ερευνητές δημιούργησαν μικροσκοπικά, τρισδιάστατα μοντέλα εγκεφάλου που καλλιεργήθηκαν σε εργαστήριο, γνωστά ως οργανοειδή. Αυτά τα μοντέλα μιμούνταν την πρώιμη ανάπτυξη του εγκεφάλου.
Οργανοειδή με την ανθρώπινη έκδοση του HARE5 παρήγαγαν περισσότερη ακτινωτή γλοία και περισσότερα αναπτυγμένα κύτταρα. Αντίθετα, οργανοειδή με την έκδοση του χιμπαντζή έδειξαν λιγότερα και λιγότερο ώριμα εγκεφαλικά κύτταρα.
Περαιτέρω ανάλυση αποκάλυψε τέσσερις βασικές μεταλλάξεις που κάνουν το ανθρώπινο HARE5 διαφορετικό από την έκδοση του χιμπαντζή. Κάθε μετάλλαξη συνέβαλε στην αυξημένη ανάπτυξη νευρικών κυττάρων σε εργαστηριακές συνθήκες. Οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης ότι το HARE5 ενίσχυσε τη δραστηριότητα σε μια κρίσιμη "βιολογική οδό" υπεύθυνη για την ανάπτυξη εγκεφαλικών κυττάρων.
