Laborban növesztett miniagyak segítenek megérteni a különbséget a modern ember és a neandervölgyi között
Hogyan tettünk szert olyan kognitív képességekre, melyek segítségével képesek voltunk olyan komplex dolgok megalkotására, mint a nyelv, a költészet vagy a tudomány? Mégis miben tér el ennyire az ember agya a neandervölgyiétől, akik nem tudták megugrani a nagy evolúciós korlátokat? A válaszhoz laborban növesztett emberi miniagyak segíthetnek közelebb kerülni, írja Itzia Ferrer és Per Brattås, a Lund Egyetem mesterszakos hallgatói a The Conversation magazinba.
Agyrém
Mielőtt beleugranánk az ősember és a modern ember genetikájának különbségeibe, érdemes lehet elidőzni egy kicsit azon a részen, amire, gondolom, minden olvasó felkapta a fejét: laborban növesztett emberi miniagyak? Bámulatos, hol tart már a tudomány!
Pedig a technológia már pár éve velünk van – a vonatkozó Wikipédia-szócikk forrásjegyzékében a legkorábbi kutatások, amik laborban növesztett agyakról írnak, 2013-ból származnak. A technológia lényege, hogy őssejtekből (elég csak egy bőrsejt őssejtjeit felhasználni) agysejteket tenyésztenek, amik pár hónap alatt miniatűr agyakká formálódnak. Az eredmény viszont nem olyan konkrét, amilyennek elsőre hangzik: a szervecske (angolul organoid) mindössze öt-hat milliméter átmérőjű, és formára sem tökéletes mása egy kifejlett agynak (méretbeli korlátait a vérhiány adja). Az organoidoknak természetesen nincs öntudatuk, és érezni sem képesek (még), viszont agyhullámokat bocsátanak ki, és relatíve komplex neurális hálózatot építenek ki, amely reagál a fényre. A technológia lehetővé teszi a kutatók számára, hogy mélyrehatóbban is vizsgálják az élet nagy megoldatlan rejtélyeinek egy csoportját – nevezetesen az agy konkrét működését. Az agy működésén túl a neurobiológusok közelebb kerülhetnek egyes idegrendszeri megbetegedések vagy a drogfüggőség kérdéseinek megoldásához.
A Homo sapiens és a Homo neanderthalensis
A technológia viszont nemcsak a modern ember problémáinak megértésében segíthet, hanem evolúciós kérdésekre is választ adhat. Kutatók egy csoportja ugyanis neandervölgyi DNS-t ültetett egy ilyen labori agyba, azt remélve, hogy az így kifejlődő organoid majd hasonlatos lesz az ősember agyához. Azt persze nem tudhatjuk, hogy az így kifejlődő szervecske milyen közel is áll a neandervölgyi valós agyához, azt viszont biztosra állíthatjuk, hogy a kifejlődő szerv meglehetősen eltért a modern emberétől.
Korábban evolúciós kérdésekre csak emberi fosszíliákból és csontmaradványokból következtethettünk. Azt például az eddigi leletek is elárulták, hogy a neandervölgyi és a gyenyiszovai ember áll a legközelebb a modern emberhez (nem felmenőink ugyan, de közös ősön osztozunk), és körülbelül 500 000-600 000 éve váltak le rólunk (az utolsó neandervölgyi pedig olyan 40 000 éve halhatott ki). A koponyamaradványokból eddig az derült ki, hogy a neandervölgyi ember agya hasonló méretű volt, mint az emberé (vagy kicsit nagyobb is), valamint más formája is volt. Ugyan a más formának lehet köze a különböző kognitív képességekhez, önmagukban a leletek még semmit nem magyaráznak.
Ahogy a tudomány és a géntechnológia fejlődött, úgy nőtt az evolúciós biológusok mozgástere is. A leletek DNS-mintáinak köszönhetően egy idő után az ember már képes volt szekvenálni az ősemberek DNS-ét, ami lehetővé tette a konkrét genetikai összehasonlítást is (mielőtt még bármit is laboragyakba ültettek volna). A genetikai kutatások szerint a modern ember és a neandervölgyi agya jelentősen eltér az agy működését, viselkedését és fejlődését befolyásoló génekben (sejtosztódás, szinapszisok kialakulása). Ez többek közt azt eredményezi, hogy a modern ember agya lassabban fejlődik ki, mint az ősemberé, aminek köze lehet ahhoz, hogy a modern ember lassabban éri el a szexuális érettséget, ami hosszabb életet is eredményezhet. Ezenkívül fontos eltérést figyeltek meg a két emberfaj között az orbitofrontális kéregben (a közvetlenül a szemünk fölötti terület), amiről jelenleg úgy tartjuk, hogy a magas fokú kognitív képességekért és a döntéshozatalért felel.
Neandervölgyi DNS-t a miniagyba
Az evolúciós kutatás új lépcsőfokaként sikerült neandervölgyi DNS-t ültetni agyi organoidokba (a Nobel-díjas CRISPR–Cas9, az úgynevezett „genetikai olló” segítségével), ami konkrét génekre lebontva mutatja meg a különbséget az ősember és a modern ember között.
A kutatás a legfontosabb eltérést az úgynevezett NOVA1 génben fedezte fel, ami kulcsfontosságú szerepet játszik más gének viselkedésének szabályozásában az agy fejlődésének korai szakaszaiban, valamint a szinapszisok kialakulásában. A NOVA1 gén genetikai kódjában mindössze egyetlen betűnyi eltérést fedeztek fel, ami viszont komoly különbségekhez vezethet. Konkrétumokat sajnos nem árult el a tanulmány, de azt kétségkívül megállapították, hogy a neandervölgyi DNS-sel beültetett laboragy meglehetősen máshogy alakította ki szinapszisait és neurális hálóját.
Az eddigi eredmények tehát a laikus ember számára igen kevés konkrétummal szolgálnak, a kutatóknak viszont hatalmas előrelépés az eltérő gének ilyen pontos beazonosítása. A kutatást végző csoport folytatja munkáját az eltérések feltárásában, így lassan egyre többet tudhatunk meg saját magunkról és a múltunkról.
Forrás: The Conversation
