Pētot neandertāliešu smadzenes, var atklāt ģenētiskas modifikācijas, kuru dēļ neandertāliešiem draudēja izmiršana, bet mūs padarīja par cilvēkiem kā unikālu ilgstoši izdzīvojušu sugu.
Neandertālieši bija cilvēku suga (saukta par Neanderthal neanderthalensis), kas attīstījās Āzijā un Eiropā un zināmā mērā pastāvēja līdzās mūsdienu cilvēkiem (Homo Sapiens), kas attīstījās Āfrikā . Šīs saskarsmes noveda pie tā, ka cilvēki mantoja 2% neandertāliešu DNS , un tādējādi viņi ir tuvākie senie radinieki mūsdienu cilvēkiem. Neandertālieši pēdējo reizi ir zināmi kā eksistējuši aptuveni pirms 130 000 un 40 000 gadiem. Neandertāliešiem, kurus parasti dēvē par "alu cilvēkiem", bija raksturīgs zems, garš galvaskauss, plats deguns, neizteikts zods, lieli zobi un īss, bet spēcīgs, muskuļots ķermenis. Viņu raksturīgās īpašības liecina par to, ka viņi meklēja veidu, kā ķermenim saglabāt siltumu aukstajā un skarbajā vidē, kurā viņi dzīvoja. Neskatoties uz primitīvajiem dzīves apstākļiem, viņi bija ļoti gudri, talantīgi un sabiedriski cilvēki, kuru smadzeņu izmērs bija lielāks nekā mūsdienu cilvēkiem. Viņi bija izcili mednieki ar prasmēm, spēku, drosmi un teicamām komunikācijas prasmēm. Lai gan viņi dzīvoja izaicinošā vidē, viņi bija ārkārtīgi atjautīgi. Patiesībā tiek uzskatīts, ka uzvedības un instinktu ziņā starp neandertāliešiem un cilvēkiem, iespējams, pastāvēja ļoti neliela atšķirība. Fosilie atradumi liecina, ka viņi bija gaļēdāji (lai gan ēda arī sēnes ), mednieki un maitēdāji. Joprojām nav skaidrs, vai viņiem bija sava valoda, taču sarežģītā dinamika viņu dzīvē liecina, ka viņi sazinājās savā starpā, izmantojot valodu.
Neandertālieši ir izmiruši jau pirms 40 000 gadiem, tomēr joprojām ir noslēpums, kā suga, kas izdzīvoja vairāk nekā 350 000 gadu, varēja saskarties ar izmiršanu. Daži zinātnieki ir formulējuši, ka mūsdienu cilvēki ir atbildīgi par neandertāliešu izmiršanu, jo viņi, iespējams, nespēja pietiekami labi izdzīvot resursu konkurencē, ko radīja mūsdienu cilvēku agrīnie senči. To noteikti pasliktināja arī straujās klimata apstākļu izmaiņas. Neandertālieši neizzuda visi ātri, bet gan pakāpeniski tika aizstāti ar mūsdienu cilvēkiem vietējo populāciju ceļā. Neandertālieši ir interesantākā cilvēka evolūcijas daļa, kas ir ieinteresējusi zinātniekus galvenokārt neandertāliešu tuvuma mūsdienu cilvēkiem dēļ. Lai atbalstītu šo pētījumu , ir atklāti daudzi priekšmeti un fosilijas, pat pilni skeleti, kas sniedz ieskatu neandertāliešu dzīvē.
Neandertāliešu smadzeņu audzēšana laboratorijā
Kalifornijas Universitātes Sandjego pētnieki laboratorijā Petri trauciņos audzē neandertāliešu miniatūras smadzenes (kas atgādina garozu, kas ir smadzeņu ārējais slānis) "zirņa" lielumā. Katrs no šiem "zirņiem" satur senču NOVA1 gēnu un satur aptuveni 400 000 šūnu. Šo neandertāliešu "mini smadzeņu" audzēšanas un analīzes mērķis ir izgaismot mazus neironu veidojumus, kas varētu mums pastāstīt, kāpēc šī ilgi izdzīvojusī suga izmira un kāds bija iemesls, kāpēc mūsdienu cilvēki tā vietā iekaroja planētu Zeme . Ir svarīgi to saprast, jo dažiem mūsdienu cilvēkiem ir 2% kopīgas DNS ar neandertāliešiem vairošanās ceļā, un vienā brīdī mēs ar viņiem pastāvējām līdzās. Smadzeņu ģenētisko atšķirību salīdzinājums var sniegt maksimālu ieskatu viņu izzušanā un straujajā homo sapiens skaita pieaugumā.
Lai uzsāktu mini smadzeņu augšanu, pētnieki izmantoja cilmes šūnu tehnoloģiju, kurā cilmes šūnas sāk kļūt par smadzeņu organoīdu (mazu orgānu) vairāku mēnešu laikā. Pilnībā pieaudzis šo organoīdu izmērs ir 0.2 collas un ir redzams ar neapbruņotu aci. Tomēr to augšana ir ierobežojoša, jo laboratorijas apstākļos tie nesaņem asins piegādi, kas nepieciešama pilnīgai augšanai. Tātad, mini smadzeņu šūnas saņēma barības vielas augšanai difūzijas procesā. Tos varētu būt iespējams audzēt tālāk, iespējams, ieaudzējot tajos 3D drukātus mākslīgos asinsvadus, lai nodrošinātu attīstību, ko pētnieki vēlētos mēģināt.
Pirmais solis ceļā uz neandertāliešu smadzeņu salīdzināšanu ar mūsu
Neandertāliešu smadzenes ir garākas, cauruļveida struktūras, salīdzinot ar cilvēku noapaļotajām smadzenēm. Šajā izcilajā darbā pētnieki salīdzināja pieejamos pilnībā sekvencētos neandertāliešu un mūsdienu cilvēku genomus. Neandertāliešu genoms tika sekvencēts pēc tā iegūšanas no atrastajiem fosiliju kauliem. Kopumā 200 gēni uzrādīja būtiskas atšķirības, un no šī saraksta pētnieki koncentrējās uz NOVA1 – galveno gēnu ekspresijas regulatoru. Šis gēns ir vienāds cilvēkiem un neandertāliešiem, tikai ar nelielu atšķirību (viens DNS bāzes pāris). Ir novērots, ka gēnam ir augsta ekspresija neiroattīstībā, un tas ir saistīts ar vairākiem neironu stāvokļiem, piemēram, autismu. Rūpīgāk pārbaudot, neandertāliešu mini smadzenēm bija ļoti maz savienojumu starp neironiem (saukti par sinapsēm) nekā parasti, un tām bija arī atšķirīgi neironu tīkli, kas nedaudz atgādināja cilvēka smadzenes, kas cieš no autisma, kā prognozēja pētnieki. Ir ļoti iespējams, ka cilvēkiem bija attīstītāki un izsmalcinātāki neironu tīkli salīdzinājumā ar neandertāliešiem, kas ļāva mums izdzīvot, neskatoties uz tiem.
Šis pētījums ir ļoti agrīnā stadijā, lai nonāktu pie secinājuma, galvenokārt kontrolēto eksperimentu rakstura dēļ. Lielākais šī pētījuma ierobežojums ir tāds, ka šādas minismadzenes nav “apzināti prāti” vai “pilnas smadzenes”, un tās nevar sniegt pilnīgu priekšstatu par pieaugušo smadzeņu darbību. Tomēr, ja dažādi reģioni tiek veiksmīgi audzēti, tos var apvienot, lai iegūtu plašāku izpratni par neandertāliešu “prātu”. Pētnieki noteikti vēlētos vairāk izpētīt neandertāliešu smadzeņu spēju mācīties lietas, un tādējādi viņi mēģinātu ievietot šīs mini smadzenes robotā un saprast signālus.
***
Avots (-i)
Cohen J 2018. Neandertāliešu smadzeņu organoīdi atdzīvojas. Zinātne. 360 (6395).
https://doi.org/10.1126/science.360.6395.1284
***
