Вопрос о том, какая характеристика есть уникальной для современных людей, уже давно является «горячей» темой для ученых. Однако сравнительный анализ с нашими близкими вымершими родственниками, неандертальцами, дает захватывающие данные.
Увеличение размера мозга и выработки нейронов во время развития центральной нервной системы считаются ключевыми моментами для улучшения когнитивных навыков, которые сформировались в ходе эволюции. Тем не менее, несмотря на то, что и у неандертальцев, и у людей XXI века мозг почти одинакового размера, имеется мало подробностей о том, может ли их мозг отличаться в отношении выработки нейронов. Ученые теперь утверждают, что вариация транскетолазоподобного белка-1 (TKTL-1) у живущих сегодня людей, которая отличается только одной аминокислотой от вариации неандертальцев, приводит к более интенсивному образованию клеток-предшественников нейронов — потомков стволовых клеток, также называемых клетками базальной радиальной глии (bRG) в мозге современного человека.
Группа ученых из Института молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка в Германии теперь предполагает, что современная вариация TKTL-1, которая отличается всего на один строительный блок белка от вариации неандертальцев, увеличивает количество bRG в мозге людей, живущих сегодня. Клетки bRG генерируют львиную долю нервных клеток в префронтальной коре головного мозга, отвечающей за когнитивные навыки. Учитывая тот факт, что активность TKTL-1, как правило, высока в передней части мозга зародыша, ученые пришли к выводу, что эта единая аминокислотная замена в TKTL-1 способствует лучшей генерации нейронов в растущей передней части новой коры у современных людей, чем у предков.
Только несколько белков имеют различия в последовательностях своих аминокислот при сравнении современных людей и представителей доисторических эпох. Большая важность этих отличительных особенностей для текущего развития мозга еще не раскрыта. Чтобы внести некоторую ясность в этот вопрос, немецкие ученые из Общества научных исследований им. Макса Планка провели исследование. Они сосредоточились на одном из этих белков, который представлял единое аминокислотное отличие у людей XXI века в отличие от неандертальских людей, — белке TKTL-1. Примечательно, что у современных людей TKTL-1 содержит аргинин в рассматриваемом положении последовательности, тогда как неандертальский TKTL-1 является предшественником многих белков, лизина. В частности, уровень TKTL-1 наиболее высокий у потомков стволовых клеток лобной доли.
В целях исследования ученые поместили либо современную, либо неандертальскую вариацию TKTL-1 в новую кору эмбриона мыши. Они увидели, что клетки bRG, которые считаются ключевыми факторами для увеличения мозга, увеличились именно с человеческой вариацией TKTL-1. Следовательно, у эмбриона мыши с современным TKTL-1 производилось больше клеток мозга.
Следуя полученным результатам эксперимента с мышами, ученые изучили важность этих эффектов для развития мозга человека. Полученные данные показали, что при использовании аминокислоты доисторического типа в TKTL-1 вырабатывалось меньшее количество клеток bRG, чем при использовании сегодняшнего типа, и, как результат, также меньше клеток головного мозга.
Это исследование показывает, что генерация нейронов в новой коре главного мозга во время роста эмбриона у людей, живущих сегодня, выше, чем у неандертальских людей, особенно в передней части мозга. Возникает соблазн заявить, что именно этот фактор способствовал развитию когнитивных способностей человека.