Oamenii de știință descoperă modul în care oamenii dezvoltă mult mai multe creiere decât alte maimuțe

Primul este un nou studiu pentru a identifica modul în care creierul uman crește mult mai mult, cu de trei ori mai mulți neuroni, comparativ cu creierul unui cimpanzeu și gorilă. Studiul, condus de cercetătorii de la Laboratorul de Biologie Moleculară al Consiliului de Cercetări Medicale din Cambridge, Marea Britanie, a identificat un comutator molecular cheie care poate face ca organoidele creierului maimuță să crească mai mult ca organoizii umani și invers.

Studiul, publicat în jurnal Celulă, au comparat „organoidii creierului” – țesuturi 3D crescute din celule stem care modelează dezvoltarea timpurie a creierului – crescute din celule stem umane, gorile și cimpanzei.

Similar unui creier propriu-zis, organismele creierului uman au crescut mult mai mult decât organoidele altor maimuțe.

Organoidele creierului uman, gorilelor și cimpanzeilor

Organoidele creierului uman cresc semnificativ mai mult decât organoidele gorilelor și cimpanzeilor (de la stânga la dreapta). Acești organoizi cerebrali au o vechime de 5 săptămâni. Credit: S.Benito-Kwiecinski / MRC LMB / Cell

Dr. Madeline Lancaster, de la Laboratorul de Biologie Moleculară MRC, a condus studiul: „Acest lucru oferă unele dintre primele informații despre ceea ce este diferit în creierul uman în curs de dezvoltare care ne diferențiază.” N rudele cele mai apropiate, celelalte mari maimuțe. Cea mai izbitoare diferență dintre noi și alte maimuțe este cât de incredibil de mare este creierul nostru. ”

În stadiile incipiente ale dezvoltării creierului, neuronii sunt formați de celulele stem numite progenitori neuronali. Inițial, aceste celule progenitoare au o formă cilindrică care le facilitează împărțirea în celule stem identice.

Cu cât celulele progenitoare neuronale se multiplică în acest moment, cu atât mai mulți neuroni vor fi mai târziu.

Pe măsură ce celulele se maturizează și își încetinesc multiplicarea, ele sunt alungite, formând o formă ca un con de înghețată extins.

Anterior, cercetările efectuate la șoareci au arătat că celulele lor progenitoare neuronale s-au maturizat în formă conică și și-au încetinit multiplicarea în câteva ore. Acum, organoidele cerebrale au permis cercetătorilor să dezvăluie cum se produce această dezvoltare la oameni, gorile și cimpanzei.

Au descoperit că această tranziție durează mult timp la gorile și cimpanzei, având loc în aproximativ cinci zile.

Celulele umane de invechire neuronala si gorila

După doar 5 zile, celulele progenitoare neuronale ale gorilei s-au maturizat în formă conică (dreapta), în timp ce celulele umane (stânga) rămân cilindrice. Credit: S.Benito-Kwiecinski / MRC LMB / Cell

Promotorii umani au fost și mai întârziați în această tranziție, durând aproximativ șapte zile. Celulele progenitoare umane și-au menținut forma asemănătoare unui cilindru mai mult decât alte maimuțe și în acest timp s-au despărțit mai frecvent, producând mai multe celule.

Această diferență în viteza de transmitere de la promotorii neuronali la neuroni înseamnă că celulele umane au mai mult timp să se înmulțească. Acest lucru ar putea fi în principal responsabil pentru numărul de aproximativ trei ori mai mare de neuroni dintr-un creier uman în comparație cu creierul unei gorile sau cimpanzei.

Dr. Lancaster: „Am constatat că o schimbare întârziată a formei celulelor din creierul timpuriu este suficientă pentru a schimba cursul dezvoltării, ajutând la determinarea numărului de neuroni care se realizează.

„Este remarcabil faptul că o schimbare evolutivă relativ simplă în forma celulei ar putea avea consecințe majore în evoluția creierului. Simt că am învățat cu adevărat ceva fundamental despre întrebările care m-au interesat de când îmi amintesc – ceea ce ne face oameni. “

Madeline Lancaster și echipa

Madeline Lancaster și echipa ei de la Laboratorul de biologie moleculară MRC. Credit: Laboratorul de biologie moleculară MRC

Pentru a descoperi mecanismul genetic care determină aceste diferențe, cercetătorii au comparat expresia genelor – care gene sunt pornite și oprite – în organoidele creierului uman cu celelalte maimuțe.

Ei au identificat diferențele dintr-o genă numită „ZEB2”, care a fost pornită mai repede în organoidele creierului gorilelor decât în ​​organoidele umane.

Pentru a testa efectele genei în celulele progenitoare ale gorilei, acestea au amânat efectele ZEB2. Acest lucru a încetinit maturarea celulelor progenitoare, făcând organoidele creierului gorilei să se dezvolte mai mult ca oamenii – mai lent și mai mare.

Dimpotrivă, cifra de afaceri mai rapidă a genei ZEB2 în celulele progenitoare umane a promovat transmiterea prematură în organoidii umani, astfel încât acestea să se dezvolte mai mult ca organoidele maimuțelor.

Cercetătorii observă că organoidele sunt un model și, la fel ca toate modelele, nu trebuie să simuleze pe deplin un creier real, în special funcția creierului matur. Dar pentru întrebări de bază despre evoluția noastră, aceste țesuturi cerebrale dintr-un vas oferă o viziune fără precedent a etapelor cheie ale dezvoltării creierului care altfel ar fi imposibil de studiat.

Dr. Lancaster face parte din echipa care a creat primii organoizi cerebrali în 2013.

Referință: 24 martie 2021, Celulă.
DOI: 10.1016 / j.cell.2021.02.050

Acest studiu a fost finanțat de Consiliul de Cercetare Medicală, Consiliul European de Cercetare și Cancer Research UK.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.