Stanford: žmogaus smegenys yra evoliucijos sujungti du organai

Rugsėjo 18 d. žurnale Nature Neuroscience paskelbtas tyrimas paneigė pamatinę neuromokslų prielaidą: žmogaus smegenys, ilgą laiką laikytos vienu organu su bendra vystymosi kilme, pasirodo, yra dvi senovinės nervų sistemos, per daugiau nei 500 milijonų evoliucijos metų sujungtos į vieną.sciencedaily

Stanford Medicine tyrėjai nustatė, kad priekinės ir vidurinės smegenys kyla iš vienos pirmtakų ląstelių populiacijos, o užpakalinės smegenys vystosi iš visiškai atskiro ankstyvųjų ląstelių tipo. Šios dvi sistemos nuo pat ankstyviausių embriono vystymosi stadijų eina skirtingais vystymosi keliais ir niekada nesikerta.sciencedaily

"Pirmą kartą parodėme, kad priekinė smegenų dalis kyla iš visiškai kitokių pirmtakų ląstelių nei užpakalinė smegenų dalis," sakė Kyle Loh, vystymosi biologijos docentas ir vyresnysis tyrimo autorius.iosconews+1

Dvi sistemos, dvi funkcijos

Priekinės smegenys palaiko aukštesnio lygio gebėjimus, įskaitant kalbą, sąmonę ir abstraktų mąstymą. Užpakalinės smegenys, dažnai vadinamos smegenų kamienu, kontroliuoja automatines išgyvenimo funkcijas, tokias kaip kvėpavimas, širdies ritmo reguliavimas, miegas ir alkis.sciencedaily

Tyrėjai išanalizavo besivystančius pelių embrionus ir nustatė, kad priekinių ir vidurinių smegenų pirmtakai ekspresuoja geną Otx2, o atskira populiacija, ekspresuojanti Gbx2, suformuoja užpakalines smegenis. Chromatino, medžiagos, kuri supakuoja DNR ląstelių viduje, analizė patvirtino, kad šios dvi populiacijos nuo pat pradžių yra skirtos atskiriems vystymosi keliams.sciencedaily

Proveržis ligų tyrimuose

Šis atradimas išsprendė ilgą laiką egzistavusią laboratorinę problemą. Dešimtmečius mokslininkai negalėjo in vitro išauginti žmogaus užpakalinių smegenų neuronų, tikriausiai todėl, kad bandė priekinių smegenų pirmtakus paversti užpakalinių smegenų ląstelėmis, o tai, kaip rodo tyrimas, nėra įmanoma.sciencedaily

Turėdama naują supratimą, komanda pirmą kartą sėkmingai nukreipė žmogaus pliuripotentes kamienines ląsteles į funkcinius užpakalinių smegenų motorinius neuronus. Laboratorijoje išaugintos ląstelės generavo elektrinius signalus ir gamino baltymus, susijusius su specifinėmis užpakalinių smegenų sritimis, kontroliuojančiomis veido ir rijimo raumenis.sciencedaily

Ši pažanga atveria naujas galimybes tirti ligas, pažeidžiančias smegenų kamieną, įskaitant amiotrofinę lateralinę sklerozę ir stuburo raumenų atrofiją, kuri yra viena pagrindinių genetinių mirties priežasčių vaikams iki vienerių metų amžiaus.sciencedaily

Senovinis evoliucijos modelis

Komanda atsekė dviejų kilmių smegenų modelį per 550 milijonų metų evoliucijos istoriją ir nustatė tą patį išsidėstymą vištose, danijose ir giliadumbliuose, mažuose jūros dugno padaruose, kurie su žmonėmis turi tolimą bendrą protėvį.iosconews+1

"Mūsų tyrimas rodo, kad evoliucija paėmė dvi egzistuojančias nervų sistemas ir sujungė jas erdvėje," sakė Loh. "Turėti smegenis kaip vieną organą tikriausiai būtų efektyviau, tačiau mes remiamės šiuo primityviu būdu sukurti smegenis kaip dvi atskiras dalis."sciencedaily