Τί συνέβη στον Νέαντερταλ και έγινε Σάπιενς

Νεότερη γερμανική έρευνα υποστηρίζει ότι βρήκε με τι τρόπο ο άνθρωπος Σάπιενς διαφοροποιήθηκε από τους Νεάντερταλ. Συγκεκριμένα αποδίδει την ειδοποιό διαφορά σε μια μετάλλαξη που αυξάνει την παραγωγή εγκεφαλικών κυττάρων, κάτι που έκανε τους προγόνους μας να ξεχωρίσουν από τους υπόλοιπους ανθρωπίδες. Σύμφωνα με τους New York Times οι άλλοι ανθρωπίδες τελικά αφανίστηκαν επειδή δεν διέθεταν την μετάλλαξη αυτή.

Εκτιμάται ότι η μετάλλαξη έλαβε χώρα κάποια στιγμή πριν από περίπου 200.000 χρόνια και πυροδότησε τρόπον τινά την ανάπτυξη περισσότερων νευρώνων στο τμήμα του εγκεφάλου που χρησιμοποιούμε για την πιο σύνθετη σκέψη. Η σχετική μελέτη δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση Science. Ένας από τους συγγραφείς της, ο Wieland Huttner, νευροεπιστήμονας του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας Μαξ Πλανκ στη Δρέσδη, είπε σχετικά στην αμερικανική εφημερίδα:

«Εντοπίσαμε ένα γονίδιο που σίγουρα συνέβαλε στο να γίνουμε άνθρωποι. Ο ανθρώπινος εγκέφαλος μας επιτρέπει λειτουργίες που άλλα όντα δεν διαθέτουν, όπως την γλωσσική και το να κάνουμε σύνθετα σχέδια για το μέλλον. Επί δεκαετίας οι επιστήμονες συγκρίνουν την ανατομία του εγκεφάλου μας με των άλλων θηλαστικών για να κατανοήσουν πώς εξελίχθηκαν αυτές οι ξεχωριστές, εκλεπτυσμένες δυνατότητές του. Είναι οφθαλμοφανές ότι διαφέρουμε κατ’ αρχήν στον όγκο του εγκεφάλου, που είναι τετραπλάσιος του στενότερου ζώντος συγγενούς μας, του χιμπατζή, όμως αυτό δεν ερμηνεύει από μόνο του κάτι».

Υπάρχουν και ανατομικές διαφορές, καθώς η περιοχή του εγκεφαλικού φλοιού πίσω ακριβώς από τα μάτια μας, δηλαδή η περιοχή του μετωπιαίου λοβού, είναι εκείνη που επιτρέπει μερικές από τις πιο σύνθετες σκέψεις. Σύμφωνα με μια μελέτη του 2018 ο ανθρώπινος μετωπιαίος λοβός έχει πολύ περισσότερους νευρώνες από την αντίστοιχη περιοχή στον εγκέφαλο του χιμπατζή. Όμως οι συγκρίσεις με τον σημερινό χιμπατζή δεν αρκούν για να λύσουν ουσιαστικές απορίες.

Η πραγματική σύγκριση έχει νόημα να γίνει με τον μοναδικό κοινό πρόγονο που έχουμε εμείς και οι χιμπατζήδες, τον κρίκο που λείπει, γιατί έζησε πριν από επτά εκατομμύρια χρόνια. Οπότε, η επόμενη καλύτερη λύση είναι η σύγκριση με τον εγκέφαλο των ανθρωπινών (Ανθρωπίναι, Homininae) που έζησαν πιο πρόσφατα και που είναι υποοικογένεια των ανθρωπιδών. Οι παλαιοανθρωπολόγοι μελέτησαν ευρήματα από κρανία ανθρωπινών και διαπίστωσαν ότι οι εγκέφαλοί τους αυξήθηκαν σε όγκο κάθετα πριν από περίπου δύο εκατομμύρια χρόνια. Θεωρούν ότι έφθασαν σε όγκο τον σημερινό εγκέφαλο περίπου πριν από 600.000 χρόνια.

Ομοιότητες και διαφορές συγγενών

Οι Νεάντερταλ, που είναι μεταξύ των πλησιέστερων συγγενών μας και εξέλειπαν, είχαν εγκεφάλους εξίσου μεγάλους με τον δικό μας. Όμως τα κρανία τους είχαν, τρόπον τινά, επιμήκη μορφή ενώ τα δικά μας είναι πιο σφαιρικά. Οι επιστήμονες δεν μπορούν να εξηγήσουν σε τι οφείλεται αυτή η διαφορά ή και τι συνεπάγεται. Πιθανολογούν ότι άλλαξαν μέγεθος ορισμένες συγκεκριμένες περιοχές στον εγκέφαλο των προγόνων μας.

Πρόσφατα οι νευροεπιστήμονες άρχισαν να ερευνούν πανάρχαιους εγκεφάλους εκμεταλλευόμενοι μια νέα πηγή πληροφοριών, ίχνη από το DNA τους που διατηρήθηκε σε απολιθώματα. Οι γενετιστές μπόρεσαν να αναπαράγουν ολόκληρο το γονιδίωμα ενός Νεάντερταλ καθώς και ενός “ξαδέλφου” του, του Ντενίσοβαν, ενός αρχαϊκού ανθρώπου που έζησε στην Ασία. Το ανθρώπινο γονιδίωμα έχει 19.000 γονίδια. Οι πρωτεΐνες αυτών είναι σχεδόν ταυτόσημες με των Νεάντερταλ και των Ντενίσοβαν.

Όμως υπάρχουν και 96 μάλλον κρίσιμες διαφορές, δηλαδή 96 μεταλλάξεις που παίζουν ρόλο στην παραγωγή μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης. Συγκεκριμένα, το 2017 μια ερευνήτρια πρόσεξε ότι μια από αυτές τις μεταλλάξεις αφορούσε στο γονίδιο TKTL1. Αυτό το γονίδιο ξέρουμε ότι στο σημερινό άνθρωπο επηρεάζει την ανάπτυξη του εγκεφαλικού φλοιού και πιο άμεσα, του μετωπιαίου λοβού. Ο λοβός αυτός είναι άκρως σημαντικός για τις γνωστικές λειτουργίες.

Η ερευνήτρια που εντόπισε την μετάλλαξη και συνάδελφοί της έκαναν πειράματα με το γονίδιο TKTL1 σε πειραματόζωα και διαπίστωσαν ότι η αυξημένη λειτουργία του, οδηγούσε στην ανάπτυξη περισσότερων νευρώνων. Οπότε έκαναν και μελέτες σε ανθρώπινα κύτταρα, χρησιμοποιώντας τμήματα από εμβρυικό εγκέφαλο εμβρύων, που έχουν πεθάνει κατά την κύηση σε μαιευτήριο της Δρέσδης. Όταν αφαίρεσαν το προαναφερόμενο γονίδιο, ο εγκέφαλος παρήγαγε σημαντικά λιγότερες από τις πρόδρομες ουσίες, που με τη σειρά τους είναι απαραίτητες για την δημιουργία νευρώνων.

Κρίσιμες αλλαγές στον εγκέφαλο

Οι ερευνητές προσπάθησαν και εν μέρει κατάφεραν εν συνεχεία να αναδημιουργήσουν ένα είδος “μινιατούρας” του εγκεφάλου ενός Νεάντερταλ. Για να το επιτύχουν πήραν ανθρώπινο εμβρυικό εγκεφαλικό κύτταρο στο οποίο όμως ακύρωσαν τρόπον τινά την μετάλλαξη του γονιδίου TKTL1 ώστε αυτό το γονίδιο να είναι πλέον ίδιο με του Νεάντερταλ και του χιμπατζή και όχι με του δικού μας. Εν συνεχεία εμβάπτισαν τα εμβρυικά κύτταρα σε υγρό που βοηθά στην ανάπτυξη εγκεφαλικού ιστού. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα να δημιουργηθούν πρόδρομα εγκεφαλικά κύτταρα που εν συνεχεία παρήγαγαν μια “μινιατούρα” εγκεφαλικού φλοιού με στρώματα νευρώνων. Αυτός ο εγκέφαλος ανέπτυξε λιγότερους νευρώνες από όσους το δείγμα με την ανθρώπινη μετάλλαξη του γονιδίου TKTL1.

«Αυτό αποδεικνύει ότι όταν έγινε η μετάλλαξη του γονιδίου TKTL1 στον εγκέφαλο των προγόνων μας, ήταν πλέον σε θέση να παράγουν περισσότερους νευρώνες στον μετωπιαίο λοβό, παρότι η αλλαγή αυτή δεν επέφερε αλλαγή στο συνολικό όγκο του εγκεφάλου. Πιθανότατα όμως άλλαξε την “καλωδίωσή” του. Είναι εντυπωσιακό το πώς μια τόσο μικρή αλλαγή, επέφερε τόσο μεγάλη αύξηση στην παραγωγή των νευρών», λένε οι ερευνητές.

Αυτό δεν σημαίνει ότι το γονίδιο TKTL1 αρκεί από μόνο του για να λύσουμε το μυστήριο τι μας μετέτρεψε από Νεάντεραλ σε Σάπιενς. Η έρευνα συνεχίζεται και με τα άλλες 95 μεταλλάξεις που ίσως μας διαφωτίσουν. Βρήκαν μάλιστα ότι δύο από αυτές ίσως επηρεάζουν την ταχύτητα με την οποία τα αναπτυσσόμενα εγκεφαλικά κύτταρα αναπαράγονται με κυτταρική διαίρεση. Πέρυσι άλλοι ειδικοί βρήκαν άλλη μια μετάλλαξη που αλλάζει τον αριθμό των συνδέσεων μεταξύ των νευρώνων του εγκεφάλου μας.

Άλλοι επιστήμονες εξετάζουν και το ρόλο των “μεταναστευτικών” κινήσεων των κυττάρων στον εγκέφαλό μας. Καθώς ο ανθρώπινος φλοιός αναπτύσσεται, ορισμένοι νευρώνες χρειάζεται να μετακινηθούν και να βρουν την κατάλληλη θέση τους. Ορισμένες από αυτές τις εξεταζόμενες 96 μεταλλάξεις που διαθέτει μόνον ο ανθρώπινος εγκέφαλος, ενέχονται στις “μετακινήσεις” αυτές.  Οι ερευνητές καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η μετάβαση από τον Νεάντερταλ στον σημερινό άνθρωπο ανάγεται σε πολλά γονίδια.