تفاوت مغز انسان مدرن و نئاندرتال ها در چیست؟

تصور می‌شود یکی از توضیح‌های اصلی برای شناخت تکامل انسان، افزایش اندازه مغز و تولید نورون در طول رشد مغز بوده است. مغز نئاندرتال‌ها از نظر اندازه شبیه به انسان‌های امروزی بوده اما از نظر شکل متفاوت بوده است. چیزی که ما نمی‌توانیم از فسیل‌ها دریابیم این است که چگونه مغز نئاندرتال‌ها ممکن است در عملکرد یا سازماندهی لایه‌های مغز، مانند نئوکورتکس، تفاوت داشته باشند.

نوقِشر یا نئوکورتکس (neocortex)، بخشی از مغز پستانداران است. این بخش لایه بیرونی دو نیم‌کره مغزی است و خود از شش لایه I تا VI تشکیل شده‌است که VI درونی‌ترین و I بیرونی‌ترین لایه آن است. نوقشر بخشی از قشر مغز است و در همه پستانداران در عملکرد حواس، تولید دستورهای حرکتی، تصمیم‌گیری مکانی، خودآگاهی و زبان نقش دارد.

دانشمندان موسسه بیولوژی سلولی مولکولی و ژنتیک ماکس پلانک (MPI-CBG) در درسدن آلمان در جدیدترین مطالعه، اثر یک تغییر اسید آمینه منفرد در پروتئین ترانسکتولاز مانند ۱ (TKTL۱) را بر تولید گلیای شعاعی پایه که بخش زیادی از نئوکورتکس را تولید می‌کند، تجزیه و تحلیل کردند. آنها دریافتند که نوع پروتئین TKTL۱انسان مدرن که تنها یک اسید آمینه با نوع نئاندرتال متفاوت است، یک نوع از سلول‌های پیش ساز مغز به نام گلیا شعاعی پایه را در مغز انسان مدرن افزایش می‌دهد.

بخش عمده‌ای از نورون‌ها در نئوکورتکس در حال رشد، (ناحیه‌ای از مغز که برای بسیاری از عملکردهای شناختی ضروری است) توسط سلول‌های گلیال شعاعی پایه تولید می‌شوند. دانشمندان پس از بررسی به این نتیجه رسیدند که این جایگزینی اسید آمینه اختصاصی برای انسان در TKTL۱ زمینه‌ساز تولید نورون بالاتری در قشر قدامی در حال رشد نئوکورتکس در انسان‌های امروزی نسبت به نئاندرتال‌ها است، زیرا فعالیت TKTL۱ به‌ویژه در قشر قدامی مغز انسان جنین بالاست.

در این مطالعه، دانشمندان عمدتا روی پروتئین ترانسکتولاز ۱ (TKTL۱) تمرکز کردند. در انسان مدرن، TKTL۱ حاوی آرژنین در موقعیت توالی مورد بحث است، در حالی که TKTL۱ نئاندرتال حاوی اسید آمینه لیزین مورد بحث است. در نئوکورتکس انسان جنینی، TKTL۱ در سلول‌های پیش‌ساز نئوکورتیکال (سلول‌هایی که همه نورون‌های قشر مغز از آن‌ها مشتق می‌شوند) یافت می‌شود. قابل ذکر است که سطح TKTL۱ در سلول‌های پیش ساز لوب قدامی در بالاترین میزان خود است.

دانشمندان در گام بعد، اهمیت این تغییر اسید آمینه را برای رشد نئوکورتکس بررسی کردند. آنها TKTL۱ انسان مدرن یا نوع نئاندرتال را وارد نئوکورتکس جنین‌های موش کرده و مشاهده کردند که سلول‌های گلیال شعاعی پایه، نوعی از اجداد نئوکورتیکال که گمان می‌رود نیروی محرکه برای مغز بزرگ‌تر هستند)، با نوعTKTL۱ انسان مدرن افزایش یافته است، اما در نئاندرتال‌ها اینگونه نبوده است. در نتیجه، مغز جنین‌های موش با TKTL۱ انسان مدرن حاوی نورون‌های بیشتری بود.

در ادامه، پژوهشگران به بررسی این موضوع پرداختند که این اثرات چقدر برای رشد مغز انسان قابل توجه است. برای دستیابی به این هدف، آنها از ارگانوئیدهای مغز انسان استفاده کردند تا آرژنین موجود در TKTL۱ انسان مدرن را جایگزین ویژگی لیزین TKTL۱ نئاندرتال کنند.

پژوهشگران این مطالعه تأکید کردند: دریافتیم که با اسید آمینه نوع نئاندرتال TKTL۱، سلول‌های گلیال شعاعی پایه کمتری نسبت به نوع انسان مدرن تولید می‌شود و در نتیجه، نورون‌های کمتری نیز تولید می‌شود. این به ما نشان می‌دهد که حتی اگر نمی‌دانیم مغز نئاندرتال چند نورون دارد، می‌توانیم فرض کنیم که انسان‌های امروزی نورون‌های بیشتری در قشر قدامی مغز دارند.