Современные люди производят больше нейронов мозга, чем неандертальцы
Исследователи из Института молекулярной клеточной биологии и генетики Общества Макса Планка (MPI-CBG) в Дрездене выяснили, что один аминокислотный вариант белка TKTL1 у современного человека приводит к увеличению производства нейронов в развивающемся мозге по сравнению с неандертальским вариантом.
Ключевое отличие в одном белке
- Только у небольшого числа белков последовательность аминокислот различается между современными людьми и неандертальцами.
- Белок транскетолаза-подобный 1 (TKTL1) у современного человека содержит аминокислоту аргинин в определённой позиции, а у неандертальца — лизин.
- В развивающемся неокортексе (коре головного мозга) человека TKTL1 активен в клетках-предшественниках нейронов, особенно в лобной доле.
Экспериментальное подтверждение эффекта
Исследователи во главе с Виландом Хуттнером и при участии Сванте Паабо проверили влияние этого отличия:
- На модели мыши: Введение современного человеческого варианта TKTL1 в неокортекс эмбрионов мыши увеличивало количество базальных радиальных глиальных клеток — ключевых клеток-предшественников, генерирующих большинство нейронов неокортекса. Неандертальский вариант такого эффекта не давал. В результате в мозге эмбрионов с человеческим TKTL1 образовывалось больше нейронов.
- На модели мозговых органоидов: В человеческих мозговых органоидах замена аргинина в TKTL1 на неандертальский лизин приводила к уменьшению числа базальных радиальных глиальных клеток и, как следствие, нейронов.
Механизм и значение
- Механизм: Современный человеческий TKTL1 стимулирует пентозофосфатный путь метаболизма и увеличивает синтез жирных кислот. Это обеспечивает производство липидов мембран, необходимых для роста и пролиферации базальных радиальных глиальных клеток.
- Вывод: Хотя общий размер мозга и неокортекса у неандертальцев и современных людей был схож, в лобной доле мозга современных людей во время внутриутробного развития производилось больше нейронов.
- Значение: Это различие могло способствовать развитию когнитивных способностей, связанных с лобной долей, у современного человека.