Jis išskyrė DNR iš Egipto mumijų. Jis atrado išnykusį senovės žmogaus gyvūną Denisovaną, seka DNR iš mažyčio kaulo gabalo. Jis vedė didelę studiją neandertaliečių genomui rekonstruoti - jis rado jų genų pėdsakų, kurie vis dar glūdi kai kuriuose iš mūsų šiandien. Dabar švedų genetikas daktaras Svante Paabo nori dar kartą apversti paleontologiją aukštyn kojomis - šį kartą jis planuoja auginti neandertaliečių kamienines ląsteles mažyčiuose smegenų organoiduose mėgintuvėlyje.
Jis neketina visiškai atkurti neandertaliečių smegenų kubinėje - verčiau nori naudoti genų redagavimą, kad žmogaus kamieninėms ląstelėms būtų suteikti keli neandertaliečių rastų genų variantai. Tada šios pakoreguotos kamieninės ląstelės dedamos į mažas smegenų ląsteles, kurios imituoja vaisiaus smegenų vystymąsi, su savo kraujagyslėmis, neuroniniais tinklais ir veikiančiomis sinapsėmis.
- „Salik.biz“
Palyginęs neandertalizuotų mini smegenų augimą su žmogaus augimu, Paabo tikisi išryškinti genetinius veiksnius, kurie daro mus tokiais ypatingais.
„Neandertaliečiai buvo protingi, kaip ir kiti žinduoliai. Jie neišėjo į vandenyną, nebent pamatė kitą krantą “, - sako Paabo. „Bet man didžiausias žmonijos istorijos klausimas yra: kodėl mes tapome tokie beviltiški?“
DNR revoliucija
Paleontologai ilgai stebėjosi, kaip evoliucija užtemdė mūsų nuostabias smegenis. Palyginę savo genetiką su artimiausių apes pusbrolių genetika, genetikai kruopščiai išskyrė saujelę kritiškai skirtingų genų. Pavyzdžiui, mažos FOXP2 mutacijos, atrodo, pagrindžia mūsų sugebėjimą sudaryti sudėtingas fonemas ir žodžius. Kai kurie net mano, kad FOXP2 yra pagrindinis biologinis pranašumas, kurį mums teikia turtinga, turtinga kalba.
Deja, palyginus genomus, galima aptikti tik tuos genus, kurie skiriasi tarp žmonių ir beždžionių - tačiau neatsakyta, kaip šie genai suformavo mūsų smegenų vystymąsi.
Reklaminis vaizdo įrašas:
„Anksčiau mes apsiribojome duomenų sekos nustatymu ir kitų primatų skirtumų katalogavimu“, - apgailestauja neurogenetikas Simonas Fischeris, vadovaujantis Maxo Plancko psicholingvistikos institutui Nijmegene, Nyderlanduose. "Tiek metų dirbdami su tradiciniais instrumentais, mes šiek tiek nusivylėme".
Įspūdingos DNR technologijos dėka dabar viskas pasikeis.
Maždaug prieš trisdešimt metų Paabo pradėjo rimtai svarstyti radikalią mintį: ar galima DNR išgauti iš negyvų audinių? Nors DNR yra palyginti stabili, palyginti su kitomis biomolekulėmis, tokiomis kaip baltymai, po mirties ji pradeda greitai nykti. Garsioji dviguba spiralė, kurią gamta kruopščiai susuka į kompaktiškas struktūras, laikui bėgant suskaido į vis trumpesnius fragmentus. Šiuos fragmentus sugrąžinti į darnias struktūras pasirodė esąs labai sudėtingas, tačiau 1985 m., Panaudodamas 2400 metų amžiaus mumijos palaikus, Paabo įtikinamai parodė, kad tai galima padaryti.
Šis atradimas atvėrė paleontologijos duris. Mokslininkų nebeįpareigoja tradicinė šiuolaikinių, gyvų rūšių DNR; dabar jie turi galingą įrankį grįžti į laiką ir ištirti istorijoje prarastas DNR.
Pamerktas į šią pradinę sėkmę, Paabo kreipėsi į neandertaliečius - paslaptingą žmonių šaką, kuri išnyko daugiau nei prieš 30 000 metų. 2016 m. Jis paskelbė pirmąjį išsamų neandertaliečių genomą, sukrėtęs mokslininkus ir visuomenę intriguojančiu rezultatu: nuo 1 iki 6 procentų neandertaliečių genų buvo žmonėms iš Europos, Vidurinių Rytų ir Tolimųjų Rytų. Kitaip tariant, tam tikru senovės istorijos momentu mūsų protėviai šoko horizontalųjį tango su savo neandertaliečio pusbroliais, ir mes esame tiesioginis šių šokių palikimas.
„Neandertaliečiai paliko žymę šiandien gyvenančių žmonių DNR. Tai labai šaunu. Neandertaliečiai nebuvo visiškai išnykę “, - tuo metu sakė Paabo.
Jo atradimas sukėlė platesnį klausimą: kokiu mastu neandertaliečiai yra susiję su mumis? Kaip ir šiuolaikiniai žmonės, šie plataus žandikaulio hominidai su iškilia antakiais gyveno urvuose ir tapė ant sienų, gamino skrybėles ir puošė savo kūnus gėlėmis dar ilgai, kol šiuolaikiniai žmonės pradėjo koją Europoje. Tačiau jie išnyko, o žmonių skaičius siekė milijardą ir išsibarstė po pasaulį.
Palyginus mūsų genomus, Paabo komanda nustatė kelis regionus, kuriuose yra DNR variacijų - pokyčių, kurie galėtų padėti žmonėms prisitaikyti. Tarp jų yra genomo regionai, vaidinantys pažinimo vystymąsi.
Nors mūsų laukiniai skirtingi likimai gali būti visiškai nesusiję su pažinimo skirtumais, Paabo mano, kad tai gera vieta pradėti. Smegenų organelių dėka jis dabar gali išbandyti savo idėją.
Smegenų rutuliai
Smegenų organoidai vadinami skirtingai: smegenų sferos, mini smegenys, smegenų organelės. Šie keistai rutuliukai ar smegenų lašai, pirmą kartą išrasti 2013 m., Atrodo gana droviai. Bet kadangi jų augimas atspindi žmogaus embriono smegenų vystymąsi, šie rutuliai greitai tapo mėgstamu žaislu neuromokslininkams.
Yra daugybė skirtingų smegenų organelių gaminimo receptų, tačiau jie dažniausiai gaminami iš žmogaus kamieninių ląstelių. Atidžiai prižiūrint, ląstelės lėtai išsivysto į deformuotus smegenų audinio gabalus, naudojant cheminę sriubą. Panašiai kaip ir tikrojo žmogaus smegenyse, daugumoje lašų yra struktūra, panaši į smegenų žievę, raukšlėtas išorinis smegenų sluoksnis, organizuojantis aukštesnio lygio pažinimo funkcijas, tokias kaip dėmesys, kalba ir mintis.
Praėjus pakankamai laiko, smegenų rutuliuose esantys neuronai užpildomi elektriniu aktyvumu ir jungiasi į neuroninius tinklus, kai kurie jungtys driekiasi per visą organoidą. Šie smegenų lašai nėra „mažos smegenys“ta prasme, kad jie gali galvoti ar jausti, ne. Tačiau atidžiai išanalizavus jų ląstelių sudėtį ir genų ekspresiją, paaiškėjo funkcinių neuronų tipų rinkinys, kurių bendras darbas primena antrojo trimestro embriono smegenis.
Kitaip tariant, smegenų rutuliai yra idealūs kandidatai smegenų vystymuisi tirti. Nuo pat jų įkūrimo jie buvo naudojami imituoti autizmą, šizofreniją ir tirti Zikos viruso poveikį vaisiaus smegenims.
Ir dabar, Paabo dėka, jie ras pritaikymą paleontologijoje.
Neandertaliečių atgimimas
Norėdami atkurti visą neandertaliečių genomą, mokslininkams tektų pakeisti milijoną genų. Šis ambicingas tikslas šiuo metu neįmanomas net naudojant sudėtingas genomo redagavimo priemones, tokias kaip CRISPR.
Užuot grubiai redagavęs visus neandertaliečių variantus į žmogaus kamienines ląsteles, Paabo laikosi subtilesnio požiūrio: jis pristato tik tris pagrindinius genus, kurie skiriasi tarp žmonių ir neandertaliečių, tada seka tų genų poveikį smegenų vystymuisi.
Tai yra patikrintas metodas.
Prieš keletą metų dirbdama su Maxo Plancko molekulinių ląstelių biologijos ir genetikos instituto neuromokslininku Wielandu Hattneriu, komanda augino smegenų organoleles, naudodama žmonių leukocitus ir kitus primatus. Smegenų lašai išsivystė per keletą savaičių, todėl mokslininkai galėjo palyginti ir palyginti, kaip skiriasi ląstelių augimas skirtingose rūšyse. Taikydami gyvą mikroskopiją, mokslininkai nustatė, kad žmogaus ląstelės tampa pusantro karto ilgesnės už beždžiones, kad prieš padalijimą į dukterines ląsteles suderintų savo chromosomas. Ir šis prailginimas kažkaip padeda žmonėms sugeneruoti daug daugiau nervinių kamieninių ląstelių nei artimiausi mūsų primatų giminaičiai.
Paabo tikisi rasti daugiau šių stulbinamų neandertaliečių mini smegenų skirtumų, nes jie gali paaiškinti, kodėl šiuolaikiniai žmonės užkariavo rūšį.
„Geriausias rezultatas būtų tas, kad genetiniai pokyčiai lemia ilgesnį ar labiau išsišakojusį neuronų augimą“, - sako jis. „Galima sakyti, kad tai yra biologinis pagrindas, kodėl mūsų smegenys veikia skirtingai“.
Galų gale, tai yra tik žmogaus unikalumo tyrimo pradžia, kuris tapo įmanomas tik dabar.
Ilja Khel