Stanford: Lidský mozek je evoluční fúzí dvou orgánů

Studie publikovaná 18. září v časopise Nature Neuroscience vyvrátila základní předpoklad v neurovědě: lidský mozek, dlouho považovaný za jediný orgán se společným vývojovým původem, se jeví jako dva prastaré nervové systémy, které se během více než 500 milionů let evoluce spojily dohromady.sciencedaily

Vědci ze Stanford Medicine zjistili, že přední a střední mozek vznikají z jedné populace progenitorových buněk, zatímco zadní mozek se vyvíjí z úplně jiného typu raných buněk. Tyto dva systémy následují odlišné vývojové dráhy již od nejranějších fází embryonálního vývoje a nikdy se nepřekrývají.sciencedaily

"Poprvé jsme ukázali, že přední část mozku vzniká z úplně jiných progenitorových buněk než zadní část mozku," uvedl Kyle Loh, docent vývojové biologie a hlavní autor studie.iosconews+1

Dva systémy, dvě práce

Přední mozek podporuje vyšší schopnosti, včetně jazyka, vědomí a abstraktního myšlení. Zadní mozek, často nazývaný mozkový kmen, ovládá automatické funkce přežití, jako je dýchání, regulace srdečního tepu, spánek a hlad.sciencedaily

Vědci studovali vyvíjející se myší embrya a identifikovali, že progenitory předního a středního mozku exprimují gen zvaný Otx2, zatímco samostatná populace exprimující Gbx2 dává vzniknout zadnímu mozku. Analýza chromatinu, materiálu, který balí DNA uvnitř buněk, potvrdila, že tyto dvě populace jsou od počátku určeny k odděleným vývojovým cestám.sciencedaily

Průlom pro výzkum nemocí

Objev vyřešil dlouhodobý laboratorní problém. Po celá desetiletí vědci nebyli schopni vypěstovat lidské neurony zadního mozku in vitro, pravděpodobně proto, že se pokoušeli přeměnit progenitory předního mozku na buňky zadního mozku, což studie ukazuje jako nemožné.sciencedaily

S novým poznáním se týmu poprvé podařilo navést lidské pluripotentní kmenové buňky k funkčním motorickým neuronům zadního mozku. Laboratorně vypěstované buňky produkovaly elektrické signály a vytvářely proteiny spojené se specifickými oblastmi zadního mozku, které ovládají svaly obličeje a polykání.sciencedaily

Tento pokrok otevírá nové cesty pro studium nemocí, které poškozují mozkový kmen, včetně amyotrofické laterální sklerózy a spinální svalové atrofie, což je hlavní genetická příčina úmrtí u dětí mladších jednoho roku.sciencedaily

Prastarý evoluční vzorec

Tým sledoval vzorec dvou původů mozku napříč 550 miliony let evoluční historie a zjistil stejné uspořádání u kuřat, zebra rybiček a žaludovců, malých mořských tvorů, kteří sdílejí s lidmi vzdáleného společného předka.iosconews+1

"Náš výzkum naznačuje, že evoluce vzala dva existující nervové systémy a prostorově je spojila," řekl Loh. "Mít mozek jako jeden orgán by pravděpodobně bylo efektivnější, ale my spoléháme na tento prvotní způsob tvorby mozku jako dvou samostatných kusů."sciencedaily