Неандерталските гени обясняват закръглеността на съвременните човешки мозъци

Разрастващото се изследване показва, че по много начини ние Homo sapiens не са толкова различни от нашия близък роднина Homo neanderthalensis, Подобно на живите хора, неандерталците създават изкуство, изразяват култура и се грижат за членовете на своята общност. Но ние се различаваме от тях по два възможни начина - формата на черепите и факта, че не сме изчезнали.

Това е, защото черепите, най-важното, държат мозъци. Съвременните човешки черепи имат кръгла, кълбовидна форма, докато черепите на неандерталците са удължени. В проучване, публикувано в сряда в Текуща биология, международен екип от учени стана първият, който идентифицира генетичните фактори, които вероятно са довели до тези непреодолими разлики във формата. На свой ред те ни вдъхнаха една стъпка по-близо до разбирането за това какво означава да си член на отделните видове.

„Мотивацията за изучаване на уникалната форма на човешкия мозък е, че тя представлява една от най-добре установените и ясно дефинирани анатомични характеристики, която отличава Homo sapiens от други човешки видове ”, каза за първия автор и биологичен антрополог Филип Гунц, доктор обратен.

Gunz работи като научен сътрудник в Института за еволюционна антропология на Макс Планк. Черепите, обяснява той, са прозорци в мозъчната биология. Учените са знаели, че неандерталците и съвременните хора имат черепи с различни форми, но тъй като мозъчната тъкан не се вкаменява, основната биология остава неуловим. Ето защо екипът е възприел интердисциплинарен подход, комбинирайки анализ на фосилни черепи с образна диагностика на мозъка и съвременна последователност на гените.

Важно е да отбележим, че нашите мозъци не винаги са били глобуларни. Най-старите Homo sapiens Вкаменелостите, намерени в Мароко и датирани преди около 300 000 години, са ендокраниални обеми които попадат в обхвата на съвременните хора, но ендокраниални форми които са удължени. Това означава, че те имат големи мозъци, но не и кръгли. Предишната работа, извършена от Gunz, показва, че съвременният размер на мозъка е възникнал преди около 300 000 години, но кълбовидните мозъци са се появили преди около 40 000 години - по същото време, когато неандерталците изчезнали.

Gunz казва, че поразителната промяна в Homo sapiens Ендокраниалните форми вероятно отразяват "еволюционни промени в организацията на структурите на човешкия мозък, може би дори по точния начин, че различните области са свързани помежду си."

За да проучи тази идея, екипът разработи съгласувана мярка за глобулярност чрез създаване на виртуални отпечатъци от интериора на неандерталските и съвременните човешки мозъчни кутии. След това те измеряват кълбовидността на мозъка на 4 469 живи хора с помощта на сканиране на мозъка с ядрено-магнитен резонанс. Учените също изследвали ДНК на тези участници - търсене на фрагменти от древна неандерталска ДНК с надеждата, че може да има връзка между неандерталските потомци и мозъчната форма. Въпреки че неандерталците са изчезнали, генетичното им наследство продължава да съществува поради древните изпитания с анатомично съвременни хора.

Учените открили, че въпреки че всички живи хора имат форми на черепа, които са отчетливо различни от неандерталските черепи, съвременните хора се различават по степен на мозъчна кълбовидност. Освен това те открили, че сред живите хора неандерталските ДНК фрагменти на хромозоми 1 и 18 са свързани с намален globularity.

"Подобно на други аспекти на анатомията на мозъка, степента на глобуларност е вероятно да бъде повлияна от вариация в много различни гени, всеки с малък ефект," обяснява Gunz. "Ефектите на всеки свързан неандерталски фрагмент са фини, но откриваеми поради използването на голям размер на пробата в нашето изследване."

Тези неандерталски фрагменти след това са свързани с изменена генна активност в тъканите на мозъчната структура, включително путамена в базалните ганглии и малкия мозък. Гените, с които фрагментите се свързват, UBR4 и PHLPPI, играят важна роля в развитието на мозъка - и е вероятно, че тук е връзката между мозъчната кълбовидност и мозъчните механизми. Базалните ганглии допринасят за когнитивните функции като учене и планиране на уменията, а малкия мозък - който съдържа 50% от невроните на мозъка - е важен за обработката на езика и работната памет.

Gunz подчертава, че ефектите от носенето на неандерталски фрагменти, които засягат мозъчната форма, са най-изтънчените в най-добрия случай и техният фокус върху глобуларността не е мотивиран от „идеята, че мозъчната форма може да ни каже нещо просто за нашето поведение.” Докато други учени твърдят, че кръглите, изпъкнали мозъци на хората може да са ни дали социален и познавателен крак над неандерталците, Гунц смята, че "няма причина да очакваме каквато и да е пряка връзка между общата форма и поведението на мозъка."

Но констатациите предполагат, че механизмите за развитие вероятно са допринесли за еволюцията на съвременната форма и функция на мозъка - позволявайки ни да бъдем чувството, мислейки хората, които сме днес. Екипът планира да продължи да изучава гените, свързани с глобуларността, с надеждата, че те ще разкрият други начини, по които тази черта е свързана с човешката биология. Ние сме единствените хора, останали на Земята - и защо все още е загадка.