แบบจำลองแสดงให้เห็นว่าทำไมสมองของมนุษย์จึงใหญ่กว่าสมองของลิง

นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาออร์แกเนลล์สมองของมนุษย์และกอริลลาและเปรียบเทียบการพัฒนาในช่วงแรก ดังนั้นพวกเขาจึงค้นพบความแตกต่างในการแสดงออกของยีน ZEB2 ซึ่งช่วยให้เซลล์สมองของมนุษย์พัฒนาได้นานขึ้น

เมื่อแรกเกิด สมองของมนุษย์มีเซลล์ประสาทประมาณสามเท่าของลิงชิมแปนซีและกอริลล่าแรกเกิด แม้ว่าเราและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจะมีเวลาตั้งท้องใกล้เคียงกัน เพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมสิ่งนี้จึงเกิดขึ้น นักวิทยาศาสตร์จาก MRC Molecular Biology Laboratory ในเมืองเคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร ได้เลี้ยงออร์แกเนลล์สมองขนาดเล็กขึ้น ดังนั้นพวกเขาจึงเลียนแบบการพัฒนาอวัยวะของลิงและมนุษย์ รายละเอียดของงานตีพิมพ์ในวารสาร Cell

ในการเริ่มต้น นักวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมเซลล์ประสาทจากกอริลล่า ชิมแปนซี และมนุษย์ และทำการโปรแกรมทางพันธุกรรมใหม่เพื่อให้พวกมันดูเหมือนเซลล์ตัวอ่อน นั่นคือ เหนี่ยวนำเซลล์ต้นกำเนิดพลูริโพเทนต์ (IPSCs) Madeline Lancaster ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยอธิบายว่า "เราหลอกพวกเขาให้คิดว่าพวกมันกลับมาเป็นตัวอ่อนอีกครั้ง"

ทีมงานจึงขยายออร์แกเนลล์โดยใช้ iPCS คล้ายกับปัจจุบัน แบบจำลองสมองของมนุษย์มีขนาดใหญ่กว่ากอริลล่าและชิมแปนซีหลังจากผ่านไปสองวัน เมื่อถึงห้าสัปดาห์ ออร์แกเนลล์ของสมองมนุษย์จะมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่า กว้างประมาณสี่มิลลิเมตร

"การพัฒนาในช่วงต้นมักไม่พร้อมใช้งาน" แลงคาสเตอร์กล่าว - นี่คือบางอย่างเช่นกล่องดำในชีววิทยาของมนุษย์ นอกจากนี้ เรารู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับระยะนี้ในกอริลล่าและชิมแปนซี เรามักจะไม่รู้ด้วยซ้ำว่ากอริลลาตั้งท้องเร็วขนาดนั้นหรือเปล่า”

จากนั้นนักวิจัยได้วิเคราะห์ยีนในออร์แกเนลล์ของสมองและพบความแตกต่างในการแสดงออกของยีน ZEB2 ออร์แกนอยด์ของกอริลลาและชิมแปนซีเปิดใช้งานเร็วกว่ามนุษย์ ปรากฎว่า ZEB2 ควบคุมรูปร่างและการเคลื่อนไหวของเซลล์ต้นกำเนิดของเซลล์ประสาท โดยพื้นฐานแล้วเมื่อเปิดเครื่อง บรรพบุรุษจะหยุดการคูณก่อนหน้านี้ เซลล์ของมนุษย์จะเปิดยีนนี้ในภายหลังและอยู่ในสถานะสารตั้งต้นนานขึ้น ด้วยเหตุนี้ในระหว่างการพัฒนาของตัวอ่อนจึงมีเซลล์ประสาทจำนวนมากขึ้นและขนาดของสมองก็เพิ่มขึ้น

เพื่อให้แน่ใจว่า ZEB2 มีหน้าที่ในการเจริญเติบโตของสมอง ทีมงานได้เปิดใช้งานก่อนหน้านี้ในออร์แกเนลล์ของมนุษย์และต่อมาในออร์แกเนลล์กอริลลา ด้วยเหตุนี้ เซลล์ของมนุษย์จึงคล้ายกับเซลล์ของลิง และในทางกลับกันด้วย นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่าออร์แกเนลล์ที่โตแล้วเป็นเพียงแบบจำลอง ดังนั้นพวกมันจึงไม่เลียนแบบการทำงานของสมองจริง อย่างไรก็ตาม มีพวกมันเพียงพอที่จะสำรวจขั้นตอนสำคัญในการพัฒนาอวัยวะนี้