การทดลองในหนูแสดงวิธีปลูกเยื่อหุ้มสมองที่มีรอยย่น
งานวิจัยใหม่ชี้ สมองของมนุษย์ขยายใหญ่ขึ้นเป็นสามเท่าของบรรพบุรุษ เว็บสล็อต เนื่องจากมีการดัดแปลงพันธุกรรมเพียงเล็กน้อย
เมื่อนักวิทยาศาสตร์ฉีดยีนที่พบในมนุษย์เข้าไปในสมองของเอ็มบริโอของเมาส์ ปกติแล้วสมองของหนูที่เรียบจะพัฒนารอยย่นและรอยพับที่ชวนให้นึกถึงสมองมนุษย์ที่มีรอยย่น นักวิทยาศาสตร์รายงานออนไลน์วันที่ 26 กุมภาพันธ์ในScience ริ้วรอยเป็นสัญญาณว่าชั้นนอกของสมองหรือเยื่อหุ้มสมองกำลังเติบโต
การค้นพบดังกล่าวติดตามอย่างใกล้ชิดจากรายงานของนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยดุ๊ก ซึ่งพบว่ามีการสับเปลี่ยนทางพันธุกรรมที่ช่วยเพิ่มขนาดสมอง สวิตช์รุ่นมนุษย์สร้างคอร์เทกซ์ขนาดใหญ่กว่ารุ่นชิมแปนซี 12 เปอร์เซ็นต์ ทีม Duke รายงาน วัน ที่19 กุมภาพันธ์ในCurrent Biology
การศึกษาทั้งสองร่วมกันนำเสนอเบาะแสทางพันธุกรรมแรกๆ เกี่ยวกับการที่สมองของมนุษย์มีขนาดเพิ่มขึ้นสามเท่าเมื่อประมาณ 2 ล้านปีก่อน Mary Ann Raghanti นักมานุษยวิทยาทางชีววิทยาจาก Kent State University ในโอไฮโอซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาทั้งสองกล่าวว่านักวิทยาศาสตร์บางคนคิดว่าอาจต้องมีการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมหลายอย่างเพื่อให้วิวัฒนาการทำให้สมองของมนุษย์อวบอิ่ม การค้นพบใหม่เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงค่อนข้างน้อยจำเป็นต้องขยายขนาดสมองเธอกล่าว
การค้นพบของทีม Duke ให้หลักฐานว่าชิ้นส่วนของ DNA ที่ควบคุมการทำงานของยีนมีความสำคัญต่อการกำหนดวิวัฒนาการของสมอง เรียกว่าเอนแฮนเซอร์ บิต DNA เหล่านี้ช่วยกำหนดว่าเมื่อใดระหว่างการพัฒนา และในเนื้อเยื่อใด ยีนจะเปิดขึ้น
นักประสาทวิทยาด้านพัฒนาการของ Duke Debra Silver และนักพันธุศาสตร์วิวัฒนาการ Gregory Wray และเพื่อนร่วมงานของพวกเขาได้ตรวจสอบสารเพิ่มประสิทธิภาพที่พัฒนาได้เร็วกว่าในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ นักวิจัยตั้งศูนย์ในหนึ่งที่เรียกว่า HARE5 ซึ่งเปิดยีนที่เรียกว่า Frizzled 8 ในสมองระหว่างการพัฒนา
นักวิจัยพบว่า HARE5 ของมนุษย์มีความแตกต่างจากลิงชิมแปนซีถึง 16 อย่างที่เปลี่ยนแปลงการพัฒนาสมอง
ในหนูที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีสำเนาของยีน
Frizzled 8 การเพิ่ม HARE5 ในเวอร์ชันมนุษย์ทำให้เซลล์ประสาทเติบโตได้เร็วกว่าในหนูที่ได้รับ HARE5 เวอร์ชันชิมแปนซี หนูกับ HARE5 ของมนุษย์พัฒนาเปลือกนอกที่ใหญ่กว่าหนูที่มีชิมแปนซีถึง 12 เปอร์เซ็นต์ แต่การเพิ่มขึ้นนั้นไม่เพียงพอที่จะอธิบายการระเบิดของขนาดสมองของมนุษย์ทั้งหมด Silver กล่าว
ยีนที่เรียกว่าARHGAP11Bยังสามารถสร้างสมองที่ใหญ่ขึ้นได้อีกด้วย Wieland Huttner นักชีววิทยาระดับโมเลกุลและเซลล์ที่สถาบัน Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics ในเมือง Dresden ประเทศเยอรมนีและเพื่อนร่วมงานกล่าว ยีนนั้นเป็นสำเนาที่ไม่สมบูรณ์ของยีนอื่นและไม่ทำงานเหมือนยีนดั้งเดิม ทีมงานรายงานในเอกสารScience การทำซ้ำดีเอ็นเอเป็นหนึ่งในวิธีที่ชื่นชอบของวิวัฒนาการในการสร้างยีนที่มีฟังก์ชันใหม่ Raghanti กล่าว
ยีนถูกทำซ้ำเมื่อประมาณ 5 ล้านปีก่อน – หลังจากที่บรรพบุรุษร่วมกันของมนุษย์สมัยใหม่และญาติที่สูญพันธุ์ของพวกเขา Neandertals และ Denisovans แยกจากชิมแปนซี นีแอนเดอร์ทัลก็มีสมองที่ใหญ่เช่นกัน ไม่พบกะโหลกเดนิโซแวน
ARHGAP11Bทำให้เซลล์สมองดึกดำบรรพ์ประเภทหนึ่งเปลี่ยนไปเป็นอีกประเภทหนึ่ง Huttner และเพื่อนร่วมงานค้นพบ ส่วนหนึ่งของสมองที่สร้างเซลล์ประสาทใหม่ในผู้ใหญ่มีความหนาขึ้น 50 เปอร์เซ็นต์ในหนูที่ได้รับยีนนี้ มากกว่าในหนูที่ไม่ได้รับยีน การฉีดยีนเข้าไปในสมองของหนูยังทำให้เกิดการพับของเยื่อหุ้มสมอง
Evan Eichler นักพันธุศาสตร์วิวัฒนาการแห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตันในซีแอตเทิลกล่าวว่าการศึกษาเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้น แต่อาจไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมดของการที่มนุษย์มีสมองที่ใหญ่ขึ้น เขากังวลเกี่ยวกับจังหวะเวลา: ARHGAP11Bปรากฏตัวเมื่อประมาณ 5 ล้านปีก่อน แต่ขนาดสมองไม่ได้เริ่มเปลี่ยนแปลงจริงๆ จนกระทั่งเมื่อประมาณ 2 ล้านปีก่อน “มันทำอะไรกันอยู่เป็นเวลา 3 ล้านปี?” Eichler ถาม ความคลาดเคลื่อนแสดงให้เห็นว่าปัจจัยอื่นๆ ต้องมีวิวัฒนาการในช่วงเวลาดังกล่าวเพื่อจุดประกายให้สมองระเบิดขนาดใหญ่
การมีสมองขนาดใหญ่ไม่จำเป็นต้องทำให้มนุษย์ฉลาดขึ้นเสมอไป Huttner กล่าวเสริม เซลล์ประสาทจำนวนมากขึ้นจะช่วยเพิ่มพลังการประมวลผลของสมอง แต่อาจจำเป็นต้องมีขั้นตอนเพิ่มเติมในการต่อสายอย่างถูกต้อง เว็บสล็อต
