Γιατί χιμπατζήδες και άνθρωποι έχουν πολύ διαφορετικούς εγκεφάλους

Όπως περιγράφεται σε μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό Science Advances, ο ανθρώπινος εγκέφαλος ξεχωρίζει από αυτόν των υπόλοιπων πρωτευόντων (π.χ. χιμπατζήδων) χάρη σε ειδικές αλληλουχίες του DNA που σχετίζονται με την ανάπτυξη νευρικών κυττάρων. Αν και οι διαφορές σε επίπεδο DNA είναι μικρές, είναι τόσο καθοριστικές ώστε να προκύπτουν τεράστιες διαφορές στην εγκεφαλική λειτουργία.

Οι ακολουθίες που άλλαξαν την εξέλιξη

Όπως διαβάζουμε στο Popular Mechanics, οι επιστήμονες ονομάζουν αυτές τις ακολουθίες «ανθρωπο-επιταχυνόμενες περιοχές»(HARs). Πρόκειται για τμήματα του DNA που άλλαξαν πολύ γρήγορα μετά τη διάσπαση της εξελικτικής πορείας ανθρώπων και χιμπατζήδων, πριν από περίπου πέντε εκατομμύρια χρόνια. Αν και δεν είναι γονίδια με την κλασική έννοια, αλλά «διακόπτες» της έκφρασης των γονιδίων, επηρεάζουν ποια γονίδια θα ενεργοποιηθούν για την ανάπτυξη του εγκεφάλου.

Ένα μικρό γονιδιακό κλειδί με μεγάλο ρόλο

Η μελέτη των ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια  έφερε στο φως έναν τέτοιον γενετικό «διακόπτη», τον HAR123, ο οποίος παρουσιάζει σημαντικές διαφορές από την αντίστοιχη περιοχή στο DNA των χιμπατζήδων και επηρεάζει την ανάπτυξη συγκεκριμένων νευρικών κυττάρων και, κατά συνέπεια, τη λειτουργία του εγκεφάλου.

Το HAR123 δεν δρα μόνο του αλλά μέσω ενός γειτονικού γονιδίου που προωθεί τη δημιουργία πρόδρομων νευρικών κυττάρων. Αυτά εξελίσσονται είτε σε νευρώνες (κύτταρα που μεταφέρουν ηλεκτρικά σήματα και ορίζουν τη συμπεριφορά μας) είτε σε γλοιακά κύτταρα που στηρίζουν και προστατεύουν τους νευρώνες. Η ανθρώπινη εκδοχή του HAR123 οδηγεί στη δημιουργία περισσότερων τέτοιων κυττάρων σε σύγκριση με τον χιμπατζή, κάτι που πιθανότατα συνέβαλε στην πολυπλοκότητα του ανθρώπινου εγκεφάλου.

Για να κατανοήσουν τον ρόλο του, οι ερευνητές αφαίρεσαν με τη βοήθεια της τεχνικής CRISPR την ακολουθία HAR123 από βλαστικά κύτταρα ανθρώπινων εμβρύων. Αν και τα κύτταρα συνέχισαν να αναπτύσσονται, παρατηρήθηκε σημαντική μείωση στη δημιουργία του νευροεκτοδέρματος, του εμβρυϊκού ιστού που δίνει αργότερα το σύνολο του νευρικού συστήματος. Αυτό υποδηλώνει ότι το HAR123 είναι κρίσιμο για την ομαλή ανάπτυξη του εγκεφάλου ήδη από τα πρώτα στάδια.

Η πιο εντυπωσιακή πτυχή, ωστόσο, είναι ότι το HAR123 συνδέεται με την ανθρώπινη ικανότητα να αλλάζουμε τρόπο σκέψης, να συνδυάζουμε ταυτόχρονα διαφορετικές ιδέες και να αναθεωρούμε τις γνώσεις μας όταν προκύπτουν νέα δεδομένα. Σε πειράματα με ποντίκια, η αφαίρεση του HAR123 οδήγησε σε μειωμένη γνωστική ευελιξία, ενώ άλλαξε και η ισορροπία ανάμεσα σε νευρώνες και γλοιακά κύτταρα.

Η ανακάλυψη αυτή υποδηλώνει ότι το HAR123 μπορεί να συνδέεται όχι μόνο με τις ανθρώπινες διανοητικές δυνατότητες αλλά και με διαταραχές όπως ο αυτισμός ή η ΔΕΠΥ, οι οποίες σχετίζονται με διαφορετική αναλογία νευρικών και γλοιακών κυττάρων. Παράλληλα, δεν αποκλείεται να υπάρχουν και άλλες παρόμοιες ακολουθίες στο γονιδίωμα που δεν έχουν ακόμη εντοπιστεί και οι οποίες συμβάλλουν σε αυτό που μας κάνει ανθρώπους.