Неандертальські гени пояснюють округлість сучасних людських мізків

Зростаюча кількість досліджень свідчить про те, що ми багато в чому Homo sapiens не настільки відрізняються від нашого близького родича Homo neanderthalensis. Як і живі люди, неандертальці створювали мистецтво, виражали культуру і дбали про членів своєї громади. Але ми відрізняємося від них двома, можливо пов'язаними, способами - формою наших черепів і тим, що ми не вимерли.

Це тому, що черепи, головним чином, тримають мозок. Сучасні людські черепи мають круглу, кулясту форму, тоді як черепи неандертальців витягнуті. У дослідженні, опублікованому в середу в Сучасна біологія Міжнародна група вчених стала першою, яка визначила генетичні фактори, які, ймовірно, призвели до цих переконливих відмінностей у формі. У свою чергу, вони наблизили нас на один крок ближче до розуміння того, що це означає бути членом наших різних видів.

«Мотивацією вивчення унікальної форми людського мозку є те, що вона є однією з найбільш усталених і чітко визначених анатомічних характеристик, що відрізняє Homo sapiens від інших людських видів », - сказав перший автор і біологічний антрополог Філіп Гунц, доктор філософії Обернено.

Гунц працює науковим співробітником Інституту еволюційної антропології ім. Макса Планка. Черепам, пояснює він, є вікна в біологію мозку. Вчені знали, що неандертальці і сучасні люди мають черепи різної форми, але оскільки тканина мозку не скам'яніла, то біологія, що лежить в основі, залишається невловимим. Таким чином, команда взяла на себе міждисциплінарний підхід, поєднавши аналіз викопного черепа з візуалізацією мозку і сучасним секвенуванням генів.

Важливо відзначити, що наш мозок не завжди був глобулярним. Найстаріший Homo sapiens скам'янілості, знайдені в Марокко і датовані близько 300 000 років тому, мають ендокраніальний характер обсягів що потрапляють в діапазон сучасних людей, але эндокраниальных форми які витягнуті. Це означає, що вони мали великі мізки, але не круглі. Попередня робота, проведена Гюнцем, показує, що сучасний розмір мозку з'явився близько 300 тисяч років тому, але глобулярні мізки виникли близько 40 тисяч років тому - приблизно в той же час, коли неандертальці вимерли.

Гунц каже, що вражаюча зміна в Росії Homo sapiens Ендокраніальна форма, ймовірно, відображає «еволюційні зміни в організації структур людського мозку, можливо, навіть точними способами, з якими різні області пов'язані один з одним».

Щоб дослідити цю ідею, команда розробила узгоджену міру глобулярності шляхом створення віртуальних відбитків інтер'єру неандертальських і сучасних людських мозок. Потім вони виміряли кулястість мозку 4469 живих людей за допомогою МРТ-сканувань мозку. Вчені також дослідили ДНК цих учасників - шукали фрагменти древньої неандертальської ДНК з надією, що може існувати зв'язок між родом неандертальців і формою мозку. Хоча неандертальці вимерли, їх генетична спадщина живе завдяки стародавнім випробуванням з анатомічно сучасними людьми.

Вчені виявили, що, хоча у всіх живих людей є форми черепа, які чітко відрізняються від черепів неандертальців, сучасні люди відрізняються за ступенем кулястості мозку. Крім того, вони виявили, що серед живих людей неандертальські фрагменти ДНК на хромосомах 1 і 18 корелюють з зменшується кулястість.

«Як і інші аспекти анатомії головного мозку, ступінь глобулярності, швидше за все, залежить від змін у багатьох різних генах, кожен з яких має невеликий ефект», - пояснює Гюнц. "Ефекти кожного пов'язаного неандертальського фрагмента були тонкими, але виявляються через використання великого розміру вибірки в нашому дослідженні".

Ці неандертальські фрагменти потім були пов'язані із зміною активності гена в тканинах структури мозку, включаючи путамен в базальних гангліях і мозочку. Гени, з якими асоціюються фрагменти, UBR4 і PHLPPI, відіграють важливу роль у розвитку мозку - і, ймовірно, тут є зв'язок між мозковою глобулярностью і мозковими механізмами. Базальні ганглії сприяють когнітивним функціям, як навчання та планування навичок, а мозочок, який містить 50% нейронів головного мозку, важливий для обробки мови та робочої пам'яті.

Gunz підкреслює, що наслідки перенесення неандертальських фрагментів, які впливають на форму мозку, в кращому випадку є тонкими, і їхня увага до глобулярності не мотивувалася "ідеєю, що форма мозку може розповісти нам щось просте про нашу поведінку". круглі, випинані мозочки людини, можливо, дали нам соціальну та пізнавальну ногу над неандертальцями, Гунц вважає, що "немає ніяких підстав очікувати будь-якої прямої кореляції між загальною формою мозку і поведінкою".

Але висновки роблять висновок, що механізми розвитку, ймовірно, сприяли еволюції сучасних форм і функцій мозку - дозволяючи нам бути почуттям, мислячими людьми, якими ми є сьогодні. Команда планує продовжувати вивчення генів, пов'язаних з глобулярностью, з надією, що вони виявлять інші способи, з якими ця ознака пов'язана з біологією людини. Ми єдині люди, що залишилися на Землі - і чому все ще залишається таємницею.