مقایسه مغز انسان و میمون ها

یک مطالعه جدید نشان داد که مغز انسان با داشتن سه برابر نورون و سلول های عصبی بیشتر، در مقایسه با مغز شامپانزه و گوریل بزرگ تر است. این مطالعه به کمک محققان آزمایشگاه زیست شناسی مولکولی کمبریج ، یک فاکتور کلیدی را شناسایی کرده است که می تواند ارگانوئیدهای مغز میمون را بیشتر شبیه به ارگانوئیدهای انسان کند و بالعکس.

همانند مغز، ارگانوئیدهای مغز انسان نیز بسیار بزرگتر از ارگانوئیدهای موجود در سایر میمون ها است.

دکتر مادلین لنکستر ، از آزمایشگاه MRC زیست شناسی مولکولی ، که رهبری این مطالعه را بر عهده داشت ، بیان کرد: “نتایج حاصل از این مطالعه، بینش اولیه ای را در مورد تفاوت پروسه تکاملی مغز انسان به ما می دهد و که این عاملی است که  ما را از نزدیکترین بستگان زنده خود یعنی میمون های بزرگ متمایز می کند. چشمگیرترین تفاوت بین ما و سایر میمون ها این است که مغز ما به طور باور نکردنی بزرگ تر است. ”

در طی مراحل اولیه رشد مغز ، سلول های عصبی توسط سلول های بنیادی ساخته می شوند که اجزای عصبی نامیده می شوند. این سلول های پیش ساز در ابتدا دارای شکل استوانه ای هستند که تقسیم آن ها، این سلول ها را به سلول های دختری یکسانی با همان شکل تبدیل می کند.

هرچه تعداد سلول های پیش ساز عصبی در این مرحله چند برابر شود ، تعداد سلول های عصبی بعدی نیز بیشتر خواهد شد.

وقتی سلول ها بالغ می شوند و تکثیر آن ها کند می شود ، به همین دلیل دراز می شوند و شکلی مانند یک مخروط کشیده به خود می گیرند.

پیش از این ، تحقیقات بر روی موش ها نشان داده بود که سلول های مولد عصبی آن ها به شکل مخروطی بالغ می شوند که این امر تکثیر آن ها در عرض چند ساعت کاهش می دهند.

اکنون ، بررسی ارگانوئیدهای مغزی به محققان این امکان را می دهد تا دریابند که چگونه این تکامل مغزی در انسان ، گوریل و شامپانزه اتفاق می افتد.

آن ها دریافتند که در گوریل ها و شامپانزه ها این تکامل مدت زیادی طول می کشد و تقریباً در طی پنج روز اتفاق می افتد.پیش ساز سلول های انسانی در این روند تکاملی با تأخیر بیشتری مواجه می شوند که حدود هفت روز به طول می انجامد. پیش ساز سلول های انسانی شکل استوانه مانند خود را برای مدت طولانی تری نسبت به میمون ها حفظ کرده و در این مدت بیشتر تقسیم می شوند و سلول های بیشتری تولید می کنند.

این تفاوت در سرعت تکامل از پیش ساز عصبی به سلول های عصبی به این معنی است که سلول های انسانی زمان بیشتری برای تکثیر دارند. این امر می تواند تا حدود زیادی تعداد سلول ها را تقریباً 3 برابر بیشتر کند. به همین دلیل سلول های عصبی در مغز انسان بیشتر از مغز گوریل یا شامپانزه است.

دکتر لنکستر بیان کرد: “ما دریافتیم که این تاخیر سبب تغییر در شکل سلول های مغزی اولیه می شود که همین امر برای تغییر روند رشد مغز کافی است و به تعیین تعداد سلول های عصبی ساخته شده کمک می کند.”

“قابل توجه است که یک تغییر نسبتاً ساده در روند تکاملی شکل سلول، می تواند عواقب عمده ای در تکامل مغز داشته باشد. همین امر باعث می شود که ما انسان باشیم”.

محققان برای کشف مکانیسم های ژنتیکی که محرک این تفاوت ها است، بیان ژن را – که کدام ژن ها روشن یا خاموش هستند – در ارگانوئیدهای مغز انسان با سایر میمون ها مقایسه کردند.

آن ها تفاوتی را در ژنی به نام ‘ZEB2’ شناسایی کردند ، ژنی که در ارگانوئیدهای مغزی گوریل زودتر از ارگانوئیدهای انسان روشن می شود.

برای آزمایش اثرات ژن در سلول های پیش ساز گوریل ، آن ها اثرات ZEB2 را به تأخیر انداختند همین امر باعث بلوغ سلول های پیش ساز شد و باعث شد اندامک های مغزی گوریل شبیه به انسان رشد کنند – یعنی کندتر و بزرگتر.

برعکس ، روشن شدن زود هنگام ژن ZEB2 در سلول های پیش ساز انسانی باعث تکامل زودرس ارگانوئیدهای انسانی شد ، به طوری که آن ها بیشتر شبیه ارگانوئیدهای میمونی شدند.

محققان متذکر می شوند که ارگانوئیدها یک مدل هستند و مانند همه مدل ها ، به طور کامل یک مغز واقعی ، به ویژه عملکرد یک مغز بالغ را تکرار نمی کنند.