Почему мозг человека больше мозга обезьяны

Человек отличается от своих предков обезьян развитыми когнитивными навыками. Связано это с особенностями строения нашего головного мозга, который очень похож на мозг обезьян, разница только в размерах: по объему человеческий орган примерно в три раза превосходит обезьяний. Конечно, дело не только в размерах. Однако интеллект человека вырос именно после того, как скачкообразно объем мозга ранних Homo. У первобытных людей появилась речь и скоординированное движение рук. Но до сих пор не известно, что послужило причиной стремительного увеличения мозга.
Ученые из Кембриджского университета (Великобритания) обнаружили ген, который регулирует размеры мозга.

Эксперимент проводили на органоидах, которые представляют собой объемные (трехмерные) ткани, выращенные in vitro из стволовых клеток человека, гориллы и шимпанзе. Органоиды моделируют ранние (эмбриональные) стадии развития мозга. На этих стадиях стволовые клетки-предшественники нейронов имеют цилиндрическую форму и легко делятся, и чем чаще они делятся, тем больше образуется нейронов. По мере созревания клетки-предшественники замедляют деление, удлиняются и приобретают конусообразную форму.

Ученые заметили, что у горилл и шимпанзе период активного деления длится примерно пять дней, а у человека — около семи дней. Этой разницы достаточно, чтобы органоиды человеческого мозга превзошли по размерам органоиды человекообразных обезьян.

Чтобы понять механизм этих различий, ученые сравнили активность генов человеческих органоидов с обезьяньими и выявили ген ZEB2. В органоидах мозга горилл он активировался раньше, чем в органоидах человека. Когда в клетках-предшественниках горилл отсрочили включение гена ZEB2, они стали медленнее созревать. Такая манипуляция с геном позволила получить более крупные органоиды, похожие на человеческие. И наоборот, преждевременное включение гена ZEB2 в клетках-предшественниках человека провоцировало быстрый переход в органоиды меньшего размера.

Исследователи отмечают, что органоиды − это лишь модель реального мозга. Однако их изучение помогает понять, какие стадии в развитии мозга повлияли на переход от обезьяны к человеку.

(Cell, 24 марта 2021)