Tai vienas iš svarbiausių žmogaus bruožų: palyginus su artimiausiais pagrindiniais giminaičiais, mes turime nepaprastai dideles smegenis.

Mokslininkai dabar nušviečia skirtumo priežastis – surenka ląsteles iš žmonių, šimpanzių ir gorilų ir laboratorijoje jas paverčia smegenų sankaupomis.

Tyrimai su mažais „smegenų organeliais“ atskleidžia iki šiol nežinomą molekulinį jungiklį, kuris kontroliuoja smegenų vystymąsi ir žmogaus organą padaro trigubai didesnį už didžiųjų beždžionių smegenis.

Rakto sugadinimas ir žmogaus smegenys praranda savo augimo ypatybes, o beždžionės beždžionės smegenys gali būti priverstos augti labiau kaip žmogaus smegenys.

„Tai, ką mes matome, yra labai ankstyvas ląstelių elgesio skirtumas, dėl kurio žmogaus smegenys gali išaugti“, – sakė daktarė Madeline Lancaster, vystymosi biologė iš Kembridžo medicinos tyrimų tarybos molekulinės biologijos laboratorijos. „Mes galime apskaičiuoti beveik visus dydžių skirtumus.”

Sveikos žmogaus smegenys paprastai būna apie 1500 cm ilgio³ Suaugęs jis beveik tris kartus didesnis už 500 cm³ Gorilos smegenys arba 400 cm³ Šimpanzės smegenys. Tačiau išsiaiškinti sunkumo priežastį ne tik todėl, kad negalima lengvai ištirti žmonių ir didžiųjų primatų smegenų vystymosi.

Siekdami suprasti procesą, Lancaster ir jos kolegos iš žmonių, gorilų ir šimpanzių surinko ląsteles, dažnai likusias atliekant tyrimus ar medicininius procesus, ir perprogramavo jas į kamienines ląsteles. Tada jie išaugino šias ląsteles taip, kad paskatino jas transformuotis į smegenų organelius – mažus, kelių milimetrų pločio smegenų audinio gumulėlius.

Po kelių savaičių žmogaus smegenų organeliai buvo neabejotinai didžiausi, o atidžiau ištyrus paaiškėjo priežastis. Žmogaus smegenų audinyje vadinamosios neurogeninės pirmtakinės ląstelės, kurios ir toliau sudaro visas smegenų ląsteles, dalijasi daugiau nei didžiųjų beždžionių smegenų audiniuose.

Lankasteris, kuris mokėsi Paskelbta langelyje– Jums padidėjo šių ląstelių skaičius, todėl pradėję kurti įvairias smegenų ląsteles, įskaitant neuronus, turėsite daugiau pradėti nuo to, kol padidės bendras smegenų ląstelių kiekis visoje žievėje.

Matematinis proceso modeliavimas parodė, kad ląstelių dauginimasis keičiasi labai anksti smegenų vystymosi metu, galiausiai dėl to suaugusio žmogaus smegenų žievėje padvigubėja neuronų skaičius, palyginti su didžiųjų beždžionių.

Mokslininkai toliau nustatė geną, kuris yra labai svarbus šiame procese. Žinomas kaip „Zeb2“, vėliau jis įjungiamas žmogaus audiniuose, leidžiant ląstelėms dalytis toliau, kol jos nesubręsta. Tyrimai parodė, kad uždelsus Zeb2 poveikį, gorilos smegenų audinys išaugo, o žmogaus smegenų organeliuose jį įjungus anksti, jie augo kaip beždžionės.

Tyrime nedalyvavęs Edinburgo universiteto molekulinės neurodevelopment profesorius Johnas Masonas teigė, kad tyrinėdamas smegenų raidą jis nušvietė organelių galią.

Jis sakė: „Svarbu suprasti, kaip smegenys vystosi normaliai, iš dalies dėl to, kad tai padeda suprasti, kuo žmonės yra unikalūs, ir iš dalies dėl to, kad tai gali suteikti mums svarbių įžvalgų apie tai, kaip atsiranda neurodevelopment sutrikimai”.

Jis pridūrė: „Smegenų dydį gali paveikti kai kurie neurodevelopmentiniai sutrikimai. Pavyzdžiui, galvos padidėjimas yra kai kurių autizmo spektro sutrikimų bruožas, todėl supratus šiuos pagrindinius vaisiaus smegenų vystymosi procesus galima geriau suprasti šiuos sutrikimus. „