Czy ludzie współcześni mają największe mózgi wśród człowiekowatych? Wydawałoby się, że to oczywiste. Żyjący w XXI wieku Homo sapiens mają mózgi o objętości wynoszącej średnio 1350 cm3. Jednak nie jest to wcale rekord dla rodzaju Homo.
Większe mózgi mogli mieć już pierwsi neandertalczycy. W 1978 r. w Niemczech odkryto jedną z pierwszych pozostałości po neandertalczykach. Na terenie żwirowni znaleziono fragmenty prastarej czaszki, której wiek oceniono na 200 tys. lat.
Jak oszacowano rozmiary mózgu, który mieściła? „Badacze stworzyli silikonową formę wnętrza czaszki, a następnie zanurzyli ją w wodzie, by oszacować wyporność” – piszą Dimitra Papagiani i Michael A. Moore w niedawno wydanej książce „Neandertalczyk odkryty na nowo”.
„Na podstawie kilku kolejnych prób przeprowadzonych z różnymi wariantami czaszki ostatecznie wyznaczono średnią pojemność na 1430 mililitrów. To największy mózg z tamtego okresu znaleziony gdziekolwiek na świecie. Później neandertalskie mózgi jeszcze urosły” – dodają badacze. Szacuje się, że ich pojemność mogła sięgać nawet 1700 cm3.
Liczy się nie tylko wielkość mózgu
Porównywanie objętości mózgów jest jednak zajęciem frapującym. Gdy oceniamy szeroko rozumiane możliwości umysłowe danego gatunku, liczy się nie tylko wielkość, ale i struktura mózgu. A także – być może przede wszystkim – liczba komórek nerwowych, które budują najnowsze ewolucyjnie części mózgu, takie jak kora czołowa.
I tutaj między mózgami ludzi współczesnych a mózgami neandertalczyków istnieją znaczące różnice. Wykazali to naukowcy z Instytutu Molekularnej Biologii Komórki i Genetyki im. Maksa Plancka w Dreźnie. W artykule opublikowanym w prestiżowym czasopiśmie „Science” opisali badania z użyciem tzw. minimózgów. To hodowane w laboratorium organoidy, które pozwalają analizować wczesne etapy rozwoju poszczególnych organów.
Tylko jeden aminokwas różni nas od neandertalczyków
Naukowcy skupili się na białku TKTL 1 (ang. transketolase-like 1). Jest ono szczególnie aktywne w korze czołowej mózgu w czasie jego rozwoju w okresie płodowym. Znaleziono je w komórkach prekursorowych kory nowej. To typ komórek, z których następnie rozwijają się komórki nerwowe tworzące określoną część mózgu.
Co ciekawe, białko TKTL 1 należy do niewielkiej grupy białek, których budowa u ludzi i u neandertalczyków jest inna. U ludzi białko TKTL 1 zawiera aminokwas argininę, podczas gdy u neandertalczyków w tym samym miejscu białka znajduje się lizyna. Ta na pozór niewielka różnica ma jednak dla obu gatunków gigantyczne znaczenie.
Jak rozwijają się mózgi z białkiem neandertalczyków?
Naukowcy pracowali najpierw z embrionami myszy. Do mózgów części z nich wstrzyknęli ludzką, a drugiej części – neandertalską wersję białka TKTL 1. Okazało się, że u myszy z ludzką wersją proteiny pojawiło się więcej komórek prekursorowych w mózgu. Ostatecznie miały też więcej neuronów.
Następnie badacze wykorzystali organoidy – czyli laboratoryjne minimózgi Homo sapiens. Tym razem użyli ludzkiego białka TKTL 1, w którym zamienili argininę na lizynę. Okazało się, że w mózgach z białkiem zawierającym „neandertalski” aminokwas powstawało mniej komórek prekursorowych. A w konsekwencji – mniej neuronów.
– Ne wiemy, ile dokładnie neuronów miały mózgi neandertalczyków. Jednak możemy założyć, że ludzie współcześni mają ich więcej niż neandertalczycy w korze czołowej, gdzie białko TKTL 1 jest najaktywniejsze – mówi Anneline Pinson, główna autorka badań.
– Kusi spekulowanie, że to właśnie sprzyjało rozwinięciu się ludzkich zdolności poznawczych związanych z korą czołową – dodaje Wieland Huttner. To neurolog i biochemik, jeden z założycieli Instytutu Molekularnej Biologii Komórki i Genetyki im. Maxa Plancka, który nadzorował badania.
Źródła: EurekAlert, Science.
