En direct «mini-cerveaux» de l'homme de néandertal raconte que fait notre cerveau spécial

Il a mis en relief l'ADN des momies égyptiennes. Il a ouvert denisova, disparus de vue de l'homme, секвенировав de l'ADN à partir d'un minuscule fragment de l'os. Il a dirigé la plus grande recherche sur la restauration du génome de l'homme de neandertal et a trouvé des traces de leurs gènes, qui jusqu'à présent se cachent dans certains d'entre nous aujourd'hui. Maintenant, petit-déjeuner, un généticien dr Сванте Паабо avec veut retourner палеонтологию à l'envers cette fois, il prévoit de cultiver des cellules souches de néandertal dans de minuscules органоидах cerveau dans un tube à essai.

Dans ses plans n'est pas une récupération complète du cerveau de l'homme de neandertal dans la cuve — au contraire, il veut utiliser la modification des gènes, pour donner à des hommes à des cellules souche de plusieurs variantes de gènes détectés chez l'homme de néandertal. Ces édités, les cellules souches sont ensuite placés dans de petites cellules du cerveau, en imitant le développement du cerveau chez le fœtus, complet avec leurs propres vaisseaux sanguins, нейронными réseaux et opérant par des synapses.

En Comparant la croissance неандертализированных mini-cerveau dans le cerveau de l'homme, Паабо espère allouer des facteurs génétiques, qui font de nous des particuliers.

«les Néandertaliens étaient raisonnables, comme d'autres mammifères. Ils ne sortent pas dans l'océan, si vous n'avez pas vu l'autre rive», dit Паабо. «Mais pour moi, la question la plus importante dans l'histoire de l'humanité est la suivante: pourquoi nous sont devenus tellement désespérés?».

la Révolution de l'ADN

Les Paléontologues sont longtemps demandé comment l'évolution de la слепила nos incroyables cerveaux. En comparant notre génétique avec la génétique de nos parents les plus proches-des singes, de la génétique, laborieusement ont identifié une poignée de critiques de différents gènes. Par exemple, de petites mutations dans FOXP2, apparemment, sont à la base de notre capacité à former des complexes de phonèmes et de mots. Certains pensent même que FOXP2 est le mot clé de l'avantage biologique, qui nous donne notre riche, corsé langue.

Malheureusement, La comparaison des génomes peut seulement identifier les gènes qui diffèrent chez les hommes et les singes — et voici comment ces gènes ont façonné notre développement du cerveau, cette question reste sans réponse.

«Auparavant, nous avons simplement limitée à la consultation des données de séquençage et le catalogage des différences chez les autres primates», se lamente нейрогенетик Simon Fischer, directeur de l'Institut psycholinguistique Max-Planck à Неймегене, pays-bas. «Nous nous sommes un peu déçus, en travaillant tant d'années, avec des outils traditionnels».

Maintenant, grâce à l'incroyable technologie de l'ADN, tout doit changer.

Presque trente ans Паабо a commencé à envisager sérieusement l'idée radicale: est-il possible d'extraire l'ADN de tissu mort? Bien que l'ADN est relativement stable par rapport à d'autres биомолекуламии, tels que les protéines, elle commence à se désintégrer rapidement après la mort. La fameuse double hélice, soigneusement смотанная nature dans une structure compacte, au fil du temps se désagrège de plus en plus courts fragments. Rassembler ces fragments de retour dans des structures s'avère être une tâche extrêmement complexe, mais en 1985, en utilisant les restes de 2400 ans de la maman, Паабо de manière convaincante, que peut-on réaliser cela.

Cette découverte est largement a ouvert les portes de la paléontologie. Les scientifiques ont cessé d'être liés traditionnelle de l'ADN, les espèces; et ont acquis un puissant outil qui permet de revenir en arrière dans le temps et découvrir l'ADN, perdue dans l'histoire.

Aveuglé par ce succès initial, Паабо a demandé au неандертальцам, une branche de personnes disparues, plus de 30 000 ans. En 2016, il a publié le premier génome complet de l'homme de neandertal, à la grande consternation des scientifiques et du public intrigante résultats: de 1 à 6% de gènes néandertaliens étaient présents chez les personnes en provenance d'Europe, du Moyen-Orient et de l'Extrême-Orient. En d'autres termes, à un certain moment de l'histoire ancienne, nos ancêtres ont dansé le tango horizontal avec leurs неандертальскими cousins, et nous en direct de l'héritage de ces danses.

«les Néandertaliens ont laissé une empreinte dans l'ADN d'aujourd'hui. C'est très cool. Les néandertaliens n'ont pas disparu complètement», dit Паабо à l'époque.

Sa découverte a conduit à la plus large de la question: dans quelle mesure les néandertaliens nous les parents? Comme les hommes, ces hominidés avec un large mâchoire et convexe надбровной arc vivaient dans des grottes et de dessiner sur les murs, la création de chapeaux et de ornaient le corps de couleurs bien avant que le pied des hommes modernes a marché sur l'Europe. Cependant, ils ont disparu, et les gens ont atteint le milliard de population et dispersés dans le monde entier.

En Comparant nos génomes, le groupe Паабо a identifié plusieurs régions contenant des variations de l'ADN des changements qui pourraient aider les gens à s'adapter. Parmi eux — le domaine de la génomique, qui jouent un rôle dans le développement cognitif.

Bien que nos très différentes du destin peut-être pas tout à fait due à des différences dans la connaissance, Паабо estime que ce site serait bien de commencer. Et grâce à органоидам cerveau il peut maintenant tester votre idée.

Les boules

Органоиды du cerveau appelé par des noms différents: crbraux d'une sphère, d'un mini-cerveaux, crbraux органоиды. Pour la première fois, créé en 2013, ces boules bizarres ou des gouttes de cerveau ont l'air assez flippant. Mais parce que leur croissance reflète le développement humain embryonnaire du cerveau, ces boules sont rapidement devenus le jouet préféré de neuroscientifiques.

Les Recettes de la fabrication des ondes cérébrales органоидов sont très différentes, mais en général ils sont fabriqués à partir de cellules souches humaines. Sous la supervision attentive de cellules évoluent lentement dans le déformées des morceaux de tissu de cerveau à l'aide chimiquela soupe. Comme réel, cerveau humain, la plupart des gouttes contiennent une structure similaire à celle du cortex cérébral, ridé la couche externe du cerveau, qui organise des fonctions cognitives de niveau supérieur, telles que l'attention, le langage et la pensée.

Après un laps de temps suffisant, les neurones à l'intérieur des ondes cérébrales des boules de houle électrique de l'activité et se connectent aux réseaux neuronaux, et certains composés étendent à travers toute la органоид. Ces les gouttes ne sont pas des «mini-cerveaux» dans le sens que peuvent penser ou ressentir, non. Mais une analyse approfondie de leur cellulaire de la composition et de l'expression des gènes a montré l'ensemble des types de neurones, le travail de qui rappelle le cerveau de l'embryon au deuxième trimestre.

En d'Autres termes, les boules sont des candidats idéaux pour étudier le développement du cerveau. Depuis sa création, ils ont été utilisés pour simuler l'autisme, la schizophrénie et l'étude de l'influence du virus de Siek sur le cerveau du fœtus.

Et maintenant, grâce à Паабо, ils trouveront une application dans la paléontologie.

la Renaissance de l'homme de néandertal

Pour récupérer la totalité неандертальский le génome, les scientifiques ont dû modifier un million de gènes. Cet objectif ambitieux est actuellement impossible même avec l'aide des outils d'édition du génome, comme CRISPR.

Au Lieu d'un grossier montage de tous les неандертальских d'options dans les cellules souche humaines, Паабо utilise une approche plus subtile: présente uniquement les trois clés d'un gène, qui sont différentes chez l'homme et l'homme de néandertal, puis suit l'influence de ces gènes sur le développement du cerveau.

C'Est une méthode éprouvée.

Il y a Plusieurs années, en travaillant avec Виландом Хаттнером, neurobiologiste à l'Institut moléculaire, la biologie cellulaire et de génétique Max-Planck, l'équipe a élevé le cerveau органоиды, en utilisant les leucocytes de l'homme et d'autres primates. Les gouttes du cerveau ont évolué sur plusieurs semaines, permettant à des scientifiques de comparer et d'opposer les différences de croissance des cellules de types différents. En utilisant des concerts de la microscopie, les scientifiques ont découvert que les cellules de l'homme deviennent une fois et demie plus long que le singe pour construire ses chromosomes en face de la division sur les cellules-filles. Et c'est le prolongement d'une certaine manière aider les gens de générer beaucoup plus de neurones de cellules souches, de nos parents les plus proches parmi les primates.

Паабо espère trouver plus de ce genre de distinctions de неандертальских mini-cerveaux, car ils pourraient expliquer pourquoi les gens ont gagné.

«le Meilleur résultat serait que les modifications génétiques conduisent à une plus longue ou plus разветвленному la croissance des neurones», dit-il. «On pourrait dire que c'est une base biologique pour pourquoi notre cerveau fonctionne différemment».

En fin de compte, c'est seulement le début de l'étude humaine de l'unicité, qui est devenu peut-être tout à l'heure.