Die beste Möglichkeit, die menschliche Evolution zu untersuchen, besteht nicht darin, menschliche Gene zu untersuchen, sondern unsere mit denen nichtmenschlicher Arten zu vergleichen, die - genetisch gesehen - enge Verwandte sind. Die Nähe der Gene ermöglicht es Wissenschaftlern, das Besondere detailliert zu untersuchenwas uns menschlich macht.
Und im Vergleich zu Schimpansen ist das Besondere an uns offenbar unsere übergroße Fähigkeit für schwere psychische Erkrankungen und seltsame Gesichtsformen, so zwei neue Studien. in den Zeitschriften veröffentlicht Natur , und Naturgenetik bzw.
Das menschliche Gehirn hat sich im Gegensatz zu Schimpansen aufgrund von Krankheiten entwickelt.
Insbesondere fanden die Forscher eine erhebliche Ungleichheit in der Expression des Gens SSTR2, das die Aktivität von Neuronen in der Großhirnrinde verändert - und beim Menschen Verbindungen zu neuropsychiatrischen Erkrankungen wie Alzheimer-Demenz und Schizophrenie gezeigt hat - zusätzlich zuGen EVC2, das unseren Gesichtern ihre seltsame, menschliche Form verleiht.
"Es ist wichtig, die menschliche Evolution zu untersuchen, nicht nur um zu verstehen, woher wir kommen, sondern auch, warum Menschen so viele Krankheiten bekommen, die bei anderen Arten nicht auftreten", sagte die jüngste Stanford-Doktorandin Rachel Agoglia und Hauptautorin der Natur Studie.
Agoglias Studie untersucht eine neue Technik, bei der Hautzellen von Menschen und Schimpansen miteinander verschmolzen werden, die so moduliert sind, dass sie wie Stammzellen funktionieren. Diese sind hochformbar und können zu einem breiten Spektrum anderer Zelltypen geformt werden. Natürlich können sie nicht zu einer wachsenganzer Organismus.
"Diese Zellen erfüllen einen sehr wichtigen spezifischen Zweck in dieser Art von Studie, indem sie es uns ermöglichen, die Gene von Menschen und Schimpansen und ihre Aktivitäten nebeneinander genau zu vergleichen", sagte Associate Professor Hunter Fraser von der Stanford School of Humanities and Scienceszu a Phys.org Bericht . Fraser ist leitender Autor der Naturgenetik Papier und Co-Senior Autor des Natur Artikel mit Sergiu Pașca, Associate Professor für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften an der Stanford School of Medicine.
Überreden menschlicher Neuronen zu 'Organoiden'
Das Fraser-Labor ist besonders daran interessiert, wie sich die Genetik von Menschen und anderen Primaten auf einer Ebene vergleicht, die als "cis-regulatorische" Elemente bezeichnet wird und deren Expression bestimmt. andere Gene im Proxy - auf demselben Chromosom oder DNA-Molekül positioniert.Der andere Weg - transregulatorische Faktoren genannt - kann auch die Expression von Genen regulieren, die auf anderen Chromosomen irgendwo anders im Genom vorhanden sind.Transregulatorische Faktoren wie Proteine zeigen jedoch weniger unterschiedliche Ausdrücke bei eng verwandten Spezies als cis-regulatorische Merkmale.
Selbst wenn Wissenschaftler ähnliche Zellen von Schimpansen und Menschen zur Hand haben, besteht immer noch das Risiko verschiedener Störfaktoren. Beispielsweise können subtile Unterschiede zwischen den Arten des Entwicklungszeitpunkts die Untersuchung der Gehirnentwicklung erheblich behindern, erklärte Pașca indas Phys.org Bericht. Da das Gehirn von Menschen und Schimpansen sehr unterschiedlich schnell reift und wir keine genaue Möglichkeit haben, sie direkt zu vergleichen, ist es nicht einfach, eine Vergleichs- und Kontrastuntersuchung durchzuführen. Die Platzierung von Schimpansen und menschlicher DNA im selben Zellkern ermöglicht es jedochWissenschaftler, um die meisten Faktoren zu beseitigen, die die Untersuchung stören.
Agoglia brachte die Zellen dazu, kortikale Sphäroide - auch Organoide genannt - zu bilden, die ein Bündel von Gehirnzellen sind, die das Wachstum von a genau nachahmen können. Säugetier-Hirnrinde .
"Das menschliche Gehirn ist während des größten Teils seiner Entwicklung auf molekularer und zellulärer Ebene im Wesentlichen nicht zugänglich. Deshalb haben wir kortikale Sphäroide eingeführt, um Zugang zu diesen wichtigen Prozessen zu erhalten", fügte Pașca hinzu, die auch Bonnie Uytengsu und Familiendirektorin von istStanford Brain Organogenesis.
Neue Technik könnte helfen, Gehirnkrankheiten zu reduzieren
Die Forscher entdeckten Tausende von Genen, die über einen Zeitraum von 200 Tagen cis-regulatorische Unterschiede zwischen den Spezies in Organoiden mit fusioniertem Zellhirn zeigten. Dann beschlossen sie, tiefer in eines dieser Gene - SSTR2 - einzutauchen, das stärker betont wurdemenschliche Neuronen, die als Rezeptor für einen Neurotransmitter namens Somatostatin fungieren. Spätere Vergleiche zwischen Schimpansen und menschliche Zellen zeigte eine erhöhte Proteinexpression des SSTR2-Gens in menschlichen kortikalen Zellen. Und als die Forscher ein niedermolekulares Medikament anwendeten, das an SSTR2 sowohl in die menschlichen als auch in die Schimpansenzellen bindet, reagierten die menschlichen Neuronen viel stärker als die Schimpansenzellen.
"Bei der Entwicklung des Gehirns von Primaten wurden möglicherweise neuronale Schaltkreise um ausgefeilte neuromodulatorische Merkmale erweitert, die unter bestimmten Bedingungen gestört werden und die Anfälligkeit für neuropsychiatrische Erkrankungen erhöhen können", erklärte Pașca.
Dies ist von Bedeutung, da es möglich sein kann, menschliche Neuronen in kortikalen Schaltkreisen mit Neurotransmittern zu modifizieren. Und am wichtigsten ist, dass "neuromodulare" Aktivitäten auch mit psychischen Erkrankungen zusammenhängen können, da SSTR2 an Gehirnerkrankungen beteiligt ist. Da diese neurologischen Schwachstellen wahrscheinlich aufgetreten sindWenn unser Evolutionspfad von anderen Hominiden abweicht, könnte es eines Tages möglich sein, die Anfälligkeit eines menschlichen Gehirns für psychische Erkrankungen zu verringern. Geisteskrankheit ist ein Fehler - und kein Merkmal - des menschlichen Gehirns.