Neanderthal Genes Forklar Rundheden af ​​Moderne Menneskelige Hjerne

En spirende forskningsgruppe tyder på, at vi på mange måder Homo sapiens er ikke så forskellige fra vores nære slægtninge Homo neanderthalensis. Som levende mennesker skabte neanderthaler kunst, udtrykte kultur og passede medlemmer af deres samfund. Men vi adskiller sig fra dem på to, muligvis forbundne måder - formen på vores kranier og det faktum, at vi ikke er uddøde.

Det skyldes, at kranierne afgørende holder hjerner. Moderne menneskelige kranier har en rund, kugleformet form, mens Neanderthals kranier er aflange. I en undersøgelse udgivet onsdag i Nuværende biologi, blev et internationalt team af forskere de første til at identificere de genetiske faktorer, der sandsynligvis førte til disse overbevisende forskelle i form. Til gengæld har de indset os et skridt tættere på en forståelse af, hvad det betyder at være medlem af vores forskellige arter.

"Motiveringen bag at studere den unikke form af den menneskelige hjernefase er, at den repræsenterer et af de mest veletablerede og klart definerede anatomiske egenskaber, der adskiller Homo sapiens fra andre menneskelige arter ", fortalte første forfatter og biologisk antropolog Philipp Gunz, Ph.D. Inverse.

Gunz arbejder som forsker ved Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology. Skulls, forklarer han, er vinduer i hjernebiologi. Forskere har vidst, at neanderthaler og moderne mennesker har kranier af forskellig form, men fordi hjernevæv ikke fossiliserer, er den underliggende biologi forblevet uklar. Så her tog teamet en tværfaglig tilgang, der kombinerede fossil kranier analyse med hjernedannelse og moderne gen sekventering.

Det er vigtigt at bemærke, at vores hjerner ikke altid har været kugleformet. Den ældste Homo sapiens fossiler, der findes i Marokko og dateret til omkring 300.000 år siden, har endokranial mængder der falder inden for rækkevidde af nutidige mennesker, men endokraniale figurer der er aflange. Det betyder, at de havde store hjerner, men ikke runde. Forrige arbejde udført af Gunz demonstrerer, at den moderne hjernestørrelse opstod for 300.000 år siden, men globulære hjerner opstod for omkring 40.000 år siden - omkring samme tid blev neanderthalerne uddød.

Gunz siger, at den slående forandring i Homo sapiens endokraniale former afspejler sandsynligvis "evolutionære ændringer i organisationen af ​​menneskelige hjernes strukturer, måske endda på de præcise måder, som forskellige områder er forbundet med hinanden."

For at udforske denne ide udviklede holdet en aftalt måling af globularitet ved at skabe virtuelle aftryk af Neanderthals indre og moderne menneskelige brainkaser. De målte derefter globulariteten af ​​hjernerne på 4.469 levende mennesker ved hjælp af MR-hjerneskanninger. Forskerne undersøgte også DNA fra disse deltagere - søger efter fragmenter af antik Neanderthal DNA med håb om, at der kunne være en forbindelse mellem neanderthalfædre og hjerneform. Selv om neanderthaler er uddøde, lever deres genetiske arv på grund af gamle trysts med anatomisk moderne mennesker.

Forskerne opdagede, at selv om alle levende mennesker har kranier, der er forskelligt fra Neanderthal-kranier, varierer moderne mennesker i deres grad af hjerne-globularitet. Desuden opdagede de, at blandt levende mennesker, er Neanderthal DNA-fragmenter på kromosomer 1 og 18 korreleret med reduceret globularity.

"Som andre aspekter af hjerneanatomi er graden af ​​globularitet sandsynligvis påvirket af variation i mange forskellige gener, hver med en lille effekt", forklarer Gunz. "Virkningerne af hvert associeret Neanderthal-fragment var subtile, men detekterbare på grund af brugen af ​​en stor prøvestørrelse i vores undersøgelse."

Disse neanderthalfragmenter blev derefter bundet til ændret genaktivitet i hjernestrukturvæv, herunder putamen i basalganglia og cerebellum. De gener, fragmenterne associerer med, UBR4 og PHLPPI, spiller en vigtig rolle i hjernens udvikling - og det er sandsynligt, at her er forbindelsen mellem hjerne globularitet og hjernemekanismer. Den basale ganglia bidrager til kognitive funktioner som færdigheder læring og planlægning, og cerebellum - som indeholder 50 procent af hjernens neuroner - er vigtig for sprogbehandling og arbejdshukommelse.

Gunz understreger, at virkningerne af at transportere Neanderthal-fragmenter, der påvirker hjerneform, er i bedste fald underholdende - og deres fokus på globularitet er ikke motiveret af "ideen om, at hjerneform kan fortælle os noget simpelt om vores adfærd." Mens andre videnskabsmænd har hævdet, at de runde, bølgende cerebellum af mennesker kan have givet os et socialt og kognitivt ben op over Neanderthals, mener Gunz, at "der er ingen grund til at forvente en simpel sammenhæng mellem den generelle hjerneform og adfærd."

Men resultaterne tyder på, at udviklingsmekanismer sandsynligvis bidrager til udviklingen af ​​den moderne hjerneform og funktion - giver os mulighed for at være følelsen og tænke på mennesker, vi er i dag. Holdet planlægger at fortsætte med at studere de gener, der er forbundet med globularitet, med håbet om at de vil afsløre andre måder, hvorpå dette træk er forbundet med menneskelig biologi. Vi er de eneste mennesker, der er tilbage på Jorden - og hvorfor er det stadig et mysterium.