Je tijd nemen maakt een verschil: de hersenontwikkeling verschilt tussen Neanderthalers en moderne mensen

Linkerkant: microscopisch beeld van de chromosomen (in cyaan) van een moderne menselijke neurale stamcel van de neocortex tijdens celdeling. Rechterkant: zelfde type afbeelding, maar van een cel waar drie aminozuren in de twee eiwitten KIF18a en KNL1, die betrokken zijn bij chromosoomscheiding, zijn veranderd van de moderne mens naar de Neanderthaler varianten. Deze “neanderthaliseerde” cellen vertonen twee keer zoveel chromosoomscheidingsfouten (rode pijl). Krediet: Felipe Mora-Bermúdez / MPI-CBG

Neanderthalers zijn de naaste verwanten van de moderne mens. Vergelijkingen daarmee kunnen daarom boeiende inzichten opleveren in wat de mens van vandaag uniek maakt, bijvoorbeeld wat betreft de ontwikkeling van de hersenen. De neocortex, het grootste deel van de buitenste laag van de hersenen, is uniek voor zoogdieren en cruciaal voor veel cognitieve capaciteiten. Het breidde zich dramatisch uit tijdens de menselijke evolutie in soorten die voorouders waren van zowel Neanderthalers als moderne mensen, waardoor zowel Neanderthalers als moderne mensen hersenen van vergelijkbare grootte hadden. Er is echter bijna niets bekend over hoe de moderne menselijke en Neanderthaler-hersenen mogelijk van elkaar verschilden in hun ontwikkeling en functie.

Onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Moleculaire Celbiologie en Genetica (MPI-CBG) in Dresden en het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie (MPI-EVA) in Leipzig hebben nu ontdekt dat neurale stamcellen – de cellen waaruit neuronen in de zich ontwikkelende neocortex afgeleid – besteden meer tijd aan het voorbereiden van hun chromosomen voor deling bij moderne mensen dan bij Neanderthalers. Dit resulteert in minder fouten wanneer chromosomen worden verdeeld naar de dochtercellen bij moderne mensen dan bij Neanderthalers of chimpansees, en kan gevolgen hebben voor hoe de hersenen zich ontwikkelen en functioneren. Deze studie toont cellulaire verschillen in de ontwikkeling van de hersenen tussen moderne mensen en Neanderthalers.

Nadat de voorouders van de moderne mens zich afsplitsten van die van de Neanderthalers en Denisovans, veranderden hun Aziatische verwanten, ongeveer honderd aminozuren, de bouwstenen van eiwitten in cellen en weefsels, in de moderne mens en verspreidden zich naar bijna alle moderne mensen. De biologische betekenis van deze veranderingen is grotendeels onbekend. Zes van die aminozuurveranderingen vonden echter plaats in drie eiwitten die een sleutelrol spelen bij de verdeling van chromosomen, de dragers van genetische informatie, naar de twee dochtercellen tijdens celdeling.

De effecten van de moderne menselijke varianten op de hersenontwikkeling

Om de betekenis van deze zes veranderingen voor de ontwikkeling van de neocortex te onderzoeken, introduceerden de wetenschappers eerst de moderne menselijke varianten bij muizen. Muizen zijn identiek aan Neanderthalers op die zes aminozuurposities, dus deze veranderingen maakten ze tot een model voor het zich ontwikkelende moderne menselijke brein. Felipe Mora-Bermúdez, de hoofdauteur van de studie, beschrijft de ontdekking: “We ontdekten dat drie moderne menselijke aminozuren in twee van de eiwitten een langere metafase veroorzaken, een fase waarin chromosomen worden voorbereid op celdeling, en dit resulteert in minder fouten wanneer de chromosomen worden gedistribueerd naar de dochtercellen van de neurale stamcellen, net als bij de moderne mens.” Om te controleren of de Neanderthaler-set van aminozuren het tegenovergestelde effect heeft, introduceerden de onderzoekers vervolgens de voorouderlijke aminozuren in organoïden van de menselijke hersenen – miniatuur-orgaanachtige structuren die kunnen worden gekweekt uit menselijke stamcellen in celkweekschalen in het laboratorium en die nabootsen aspecten van de vroege ontwikkeling van het menselijk brein. “In dit geval werd de metafase korter en vonden we meer chromosoomverdelingsfouten.” Volgens Mora-Bermúdez toont dit aan dat die drie moderne menselijke aminozuurveranderingen in de eiwitten die bekend staan ​​als KIF18a en KNL1 verantwoordelijk zijn voor de minder chromosoomverdelingsfouten die worden gezien bij moderne mensen in vergelijking met Neanderthaler-modellen en chimpansees. Hij voegt eraan toe dat “fouten hebben in het aantal chromosomen meestal geen goed idee is voor cellen, zoals te zien is bij aandoeningen zoals trisomieën en kanker.”

“Onze studie impliceert dat sommige aspecten van de evolutie en functie van de moderne menselijke hersenen onafhankelijk kunnen zijn van de hersengrootte, aangezien Neanderthalers en moderne mensen hersenen van vergelijkbare grootte hebben. De bevindingen suggereren ook dat de hersenfunctie bij Neanderthalers mogelijk meer beïnvloed is door chromosoomfouten dan dat van de moderne mens”, zegt Wieland Huttner, die de studie co-superviseerde. Svante Pääbo, die ook de studie co-superviseerde, voegt eraan toe dat “toekomstige studies nodig zijn om te onderzoeken of het verminderde foutenpercentage de moderne menselijke eigenschappen die verband houden met de hersenfunctie beïnvloedt.”


Wetenschappers ontdekken een nieuwe functie die moderne mensen onderscheidt van Neanderthalers


Meer informatie:
Felipe Mora-Bermúdez et al, Langere metafase en minder chromosoomscheidingsfouten bij de moderne mens dan bij de ontwikkeling van de Neanderthaler-hersenen, Wetenschappelijke vooruitgang (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn7702. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn7702

Geleverd door Max Planck Society

Citaat: Je tijd nemen maakt een verschil: hersenontwikkeling verschilt tussen Neanderthalers en moderne mensen (2022, 29 juli) opgehaald op 30 juli 2022 van https://phys.org/news/2022-07-difference-brain-differs-neanderthals-modern .html

Op dit document rust copyright. Afgezien van een eerlijke handel ten behoeve van eigen studie of onderzoek, mag niets worden gereproduceerd zonder schriftelijke toestemming. De inhoud wordt uitsluitend ter informatie verstrekt.



#tijd #nemen #maakt #een #verschil #hersenontwikkeling #verschilt #tussen #Neanderthalers #moderne #mensen

Leave a Comment

Your email address will not be published.