O que torna seu cérebro diferente do de um neandertal?
Cientistas descobriram uma falha em nosso DNA que pode ter ajudado a distinguir as mentes de nossos ancestrais das dos neandertais e de outros parentes extintos.
A mutação, que surgiu nas últimas centenas de milhares de anos, estimula o desenvolvimento de mais neurônios na parte do cérebro que usamos para nossas formas mais complexas de pensamento, de acordo com um novo estudo. aprender publicado na Science na quinta-feira.
“O que encontramos é um gene que certamente ajuda a nos tornar humanos”, disse Wieland Huttner, neurocientista do Instituto Max Planck de Biologia Celular e Genética Molecular em Dresden, Alemanha, e um dos autores do estudo.
O cérebro humano nos permite fazer coisas que outras espécies vivas não podem, como B. usando uma linguagem madura e fazendo planos complicados para o futuro. Durante décadas, os cientistas compararam a anatomia do nosso cérebro com a de outros mamíferos para entender como essas habilidades sofisticadas evoluíram.
A característica mais óbvia do cérebro humano é seu tamanho – quatro vezes o tamanho dos chimpanzés, nossos parentes vivos mais próximos.
Nosso cérebro também tem características anatômicas distintas. A região do córtex logo atrás de nossos olhos, conhecida como lobo frontal, é essencial para alguns de nossos pensamentos mais complexos. Correspondente um estudo de 2018o lobo frontal humano tem muito mais neurônios do que a mesma região nos chimpanzés.
Mas comparar humanos com macacos vivos tem uma falha séria: nosso ancestral comum mais recente, com os chimpanzés, viveu cerca de sete milhões de anos atrás. Para complementar o que aconteceu desde então, os cientistas tiveram que recorrer a fósseis de nossos ancestrais mais recentes, conhecidos como hominídeos.
Ao estudar crânios de hominídeos, os paleoantropólogos determinaram que eles são os cérebros de nossos ancestrais Aumentou drásticamente em tamanho que começou há cerca de dois milhões de anos. Eles atingiram o tamanho de humanos vivos cerca de 600.000 anos atrás. Os neandertais, um dos nossos parentes hominídeos extintos mais próximos, tinham cérebros do tamanho do nosso.
Mas os cérebros neandertais eram alongados, enquanto os humanos têm um forma mais esférica. Os cientistas não podem dizer o que explica essas diferenças. Uma possibilidade é que diferentes regiões do cérebro de nossos ancestrais mudaram de tamanho.
Nos últimos anos, neurocientistas começaram a estudar cérebros antigos com uma nova fonte de informação: pedaços de DNA preservados em fósseis de hominídeos. Geneticistas reconstruíram genomas inteiros Neandertais assim como seus primos orientais, os Denisovanos.
Os cientistas identificaram diferenças potencialmente cruciais entre nosso genoma e os genomas de neandertais e denisovanos. O DNA humano contém cerca de 19.000 genes. As proteínas codificadas por esses genes são em sua maioria idênticas às dos neandertais e dos denisovanos. Mas os pesquisadores descobriram 96 mutações específicas de humanos que mudaram a estrutura de uma proteína.
Em 2017, Anneline Pinson, pesquisadora do Dr. O laboratório de Huttner examinou esta lista de mutações e notou uma que alterou um gene chamado TKTL1. Os cientistas sabem que o TKTL1 se torna ativo no córtex humano em desenvolvimento, particularmente no lobo frontal.
“Sabemos que o lobo frontal é importante para a função cognitiva”, disse o Dr. Pinson. “Então essa foi uma boa indicação de que poderia ser um candidato interessante.”
dr Pinson e seus colegas realizaram experimentos iniciais com TKTL1 em camundongos e furões. Depois de injetar a versão humana do gene nos cérebros em desenvolvimento dos animais, eles descobriram que tanto em camundongos quanto em furões, isso os levou a produzir mais neurônios.
Em seguida, os pesquisadores realizaram experimentos em células humanas, usando pedaços de tecido cerebral fetal obtidos com o consentimento de mulheres que fizeram abortos em um hospital de Dresden. dr Pinson usado tesoura molecular para extirpar o gene TKTL1 das células nas amostras de tecido. Sem eles, o tecido cerebral humano produz menos células progenitoras, a partir das quais os neurônios se desenvolvem.
Para seu experimento final, os pesquisadores queriam uma Cérebro semelhante ao Neanderthal em miniatura. Eles começaram com uma célula-tronco embrionária humana e editaram seu gene TKTL1 para que não tivesse mais a mutação humana. Em vez disso, carregava a mutação encontrada em nossos parentes, incluindo neandertais, chimpanzés e outros mamíferos.
Em seguida, eles colocaram a célula-tronco em um banho de produtos químicos que fizeram com que ela se transformasse em um pedaço de tecido cerebral em desenvolvimento chamado organoide cerebral. Ele criou células cerebrais progenitoras, que então produziram um córtex em miniatura composto de camadas de neurônios.
O organoide cerebral semelhante ao neandertal formou menos neurônios do que os organoides com a versão humana do TKTL1. Isso sugere que nossos ancestrais poderiam produzir neurônios extras no lobo frontal pela mutação do gene TKTL1. Embora essa mudança não tenha aumentado o tamanho geral do nosso cérebro, ela pode ter reorganizado sua fiação.
“É realmente uma façanha”, disse Laurent Nguyen, neurocientista da Universidade de Liège, na Bélgica, que não esteve envolvido no estudo. “É notável que uma mudança tão pequena possa ter um efeito tão dramático na produção de neurônios”.
A nova descoberta não significa que o TKTL1 sozinho revele o segredo do que nos torna humanos. Outros pesquisadores também estão analisando a lista de 96 mutações que alteram proteínas e conduzindo seus próprios experimentos organoides.
Outros membros do Dr. Huttner relatou em julho que duas outras mutações alteram a taxa na qual as células cerebrais em desenvolvimento se dividem. Ano passadoUma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia, em San Diego, descobriu que outra mutação parece alterar o número de conexões entre os neurônios humanos.
Outras mutações também podem ser importantes para nossos cérebros. Por exemplo, à medida que o córtex se desenvolve, os neurônios individuais devem migrar para encontrar seu lugar adequado. dr Nguyen observou que algumas das 96 mutações exclusivas dos humanos alteraram genes provavelmente envolvidos na migração celular. Ele especula que nossas mutações podem fazer com que nossos neurônios se movam de maneira diferente dos neurônios em um cérebro neandertal.
“Eu não acho que esse é o fim da história”, disse ele. “Acho que é necessário mais trabalho para entender o que nos torna humanos em termos de desenvolvimento do cérebro”.
