إنها إحدى السمات المميزة للإنسان: عند مقارنتها بأقرب أقربائنا الرئيسيين ، لدينا أدمغة كبيرة بشكل لا يصدق.
سلط العلماء الآن الضوء على أسباب الاختلاف ، من خلال جمع الخلايا من البشر والشمبانزي والغوريلا وتحويلها إلى كتل من الدماغ في المختبر.
تكشف الاختبارات التي أُجريت على “عضيات الدماغ” الدقيقة عن مفتاح جزيئي غير معروف حتى الآن يتحكم في نمو الدماغ ويجعل العضو البشري أكبر بثلاث مرات من أدمغة القردة العليا.
العبث بالمفتاح ويفقد الدماغ البشري ميزة النمو الخاصة به ، بينما يمكن جعل دماغ القرد العظيم ينمو أكثر مثل دماغ الإنسان.
قالت الدكتورة مادلين لانكستر ، عالمة الأحياء التنموية في مختبر البيولوجيا الجزيئية التابع لمجلس البحوث الطبية في كامبريدج: “ما نراه هو اختلاف في السلوك الخلوي مبكرًا جدًا ، مما يسمح للدماغ البشري بالنمو بشكل أكبر”. “نحن قادرون على حساب كل فرق الحجم تقريبًا.”
يصل طول الدماغ البشري السليم عادة إلى حوالي 1500 سم3 في مرحلة البلوغ ، ما يقرب من ثلاثة أضعاف حجم 500 سم3 دماغ الغوريلا أو 400 سم3 دماغ الشمبانزي. لكن معرفة سبب الصعوبة ، لأسباب ليس أقلها أن تطوير أدمغة البشر والقرود العليا لا يمكن دراستها بسهولة.
في محاولة لفهم العملية ، جمعت لانكستر وزملاؤها الخلايا ، التي غالبًا ما تكون متبقية من الاختبارات أو العمليات الطبية ، من البشر والغوريلا والشمبانزي ، وأعادوا برمجتها في خلايا جذعية. ثم قاموا بتنمية هذه الخلايا بطريقة شجعتهم على التحول إلى عضيات دماغية – كتل صغيرة من أنسجة المخ يبلغ عرضها بضعة مليمترات.
بعد عدة أسابيع ، كانت عضيات الدماغ البشري هي الأكبر بكثير ، وكشف الفحص الدقيق عن السبب. في أنسجة المخ البشري ، ما يسمى بالخلايا السلفية العصبية – والتي تستمر في تكوين جميع الخلايا في الدماغ – تنقسم أكثر من تلك الموجودة في أنسجة دماغ القردة العليا.
لانكستر ، الذي كانت دراسته نشرت في الخلية، أضاف: “لديك زيادة في عدد هذه الخلايا ، لذا بمجرد أن تتحول إلى صنع خلايا دماغية مختلفة ، بما في ذلك الخلايا العصبية ، لديك المزيد لتبدأ به ، حتى تحصل على زيادة في مجموع خلايا الدماغ عبر القشرة بأكملها. “
أظهرت النمذجة الرياضية للعملية أن الاختلاف في تكاثر الخلايا يحدث في وقت مبكر جدًا من نمو الدماغ ، مما يؤدي في النهاية إلى تضاعف عدد الخلايا العصبية في القشرة المخية للإنسان البالغ مقارنة بتلك الموجودة في القردة العليا.
ذهب الباحثون إلى تحديد الجين الذي يعتبر حاسمًا في هذه العملية. المعروف باسم Zeb2 ، يتم تشغيله لاحقًا في الأنسجة البشرية ، مما يسمح للخلايا بالانقسام أكثر قبل أن تنضج. أظهرت الاختبارات أن تأخير تأثيرات Zeb2 جعل أنسجة دماغ الغوريلا تنمو بشكل أكبر ، بينما جعلها تشغيلها مبكرًا في عضيات الدماغ البشري يجعلها تنمو مثل القرود.
قال جون ماسون ، أستاذ التطور العصبي الجزيئي في جامعة إدنبرة ، والذي لم يشارك في البحث ، إنه سلط الضوء على قوة العضيات في دراسة نمو الدماغ.
وقال: “من المهم أن نفهم كيف يتطور الدماغ بشكل طبيعي ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنه يساعدنا على فهم ما الذي يجعل البشر فريدًا وجزئيًا لأنه يمكن أن يعطينا رؤى مهمة حول كيفية ظهور اضطرابات النمو العصبي”.
وأضاف: “يمكن أن يتأثر حجم الدماغ في بعض اضطرابات النمو العصبي ، على سبيل المثال ، يعد تضخم الرأس سمة من سمات بعض اضطرابات طيف التوحد ، لذا فإن فهم هذه العمليات الأساسية جدًا لنمو الدماغ الجنيني يمكن أن يؤدي إلى فهم أفضل لهذه الاضطرابات”.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”