W jaki sposób można wyjaśnić wyjątkowe zdolności poznawcze, które charakteryzują gatunek ludzki? W 2003 roku udało się przeprowadzić sekwencjonowanie genomu ludzkiego, a w 2005 roku - genomu szympansa. Pomimo to, wciąż nie udało się odnaleźć odpowiedzi na powyższe pytanie. Badacze do tej pory odkryli, że między genomami tych dwóch gatunków naczelnych zgromadziło się wiele różnic od momentu odseparowania od wspólnego przodka, około 6 mln lat temu.
Jak się okazało setki genów ukazały się u człowieka poprzez duplikację innych już istniejących, a proteiny pochodzące z tych kopii z biegiem czasu nabyły nowych funkcji.
Badanie opublikowane w przeglądzie naukowym Cell pokazuje również, że jeden z tych nowych genów przyczynił się do znacznego wzrostu liczby połączeń nerwowych w przedczołowej korze nowej mózgu. Kora nowa to region mózgu względnie najmłodszy w całej ewolucji człowieka, stąd też zresztą jego nazwa.
Tak więc po raz pierwszy w historii gen właściwy tylko i wyłącznie dla naszego gatunku okazuje się tak ważny dla rozwoju komórek nerwowych.
Pracami tymi kierował doktor Franck Polleux z instytutu badawczego Scripps Research Institute, w Kalifornii. Jego zespół skupił się najpierw na genie nazwanym SRGAP2. Już wcześniej naukowcy ci odkryli, że gen ten kodował proteinę bardzo silnie związaną z migracją i z przedłużaniem komórek nerwowych w trakcie rozwoju mózgu u ssaków.
Badając z kolei kopię tego genu obecną jedynie u człowieka, nazwaną SRGAP2C, naukowcy stwierdzili, że proteina ta zapewnia komórkom nerwowym całkowicie nową właściwość - zwiększa ona bowiem liczbę punktów kontaktowych obecnych na ich powierzchni. Jedną z cech charakterystycznych dla naszego gatunku jest właśnie rekordowa liczba owych punktów, zwanych inaczej kolcami dendrytycznymi, które występują przede wszystkim w korze mózgowej.
Zobacz również:
Każda komórka piramidowa neuronów kory przedczołowej (przedni region mózgu związany z najbardziej złożonymi funkcjami umysłowymi) może mieć nawet 10 000 takich kolców dendrytycznych, a to oznacza, że ma dokładnie tyle samo punktów kontaktowych z innymi neuronami.
- Badanie nad genem dodatkowym SRGAP2C pokazało, że ma on zupełnie nieoczekiwaną rolę w tworzeniu tych kolców. Przeprowadziliśmy doświadczenia na myszach - mówi dr Franck Polleux. Sprawiliśmy, że ludzka proteina pochodząca z tego genu była wyrażana w mózgach gryzoni. Z zaskoczeniem stwierdziliśmy wtedy, że w mysich mózgach pojawiło się 2 – 3 razy więcej tych kolców niż normalnie. Co więcej, w sposób uderzający kolce te przypominają kolce dendrytyczne powstające u ludzi.
Czy większa liczba kolców na powierzchniach neuronów wystarczy, aby zwiększyć możliwości nerwowe zwierzęcia? Doktor Franck Polleux wyjaśnia - wprowadzenie genu ludzkiego do organizmu myszy pozwoli znaleźć odpowiedź na to pytanie. Takie doświadczenie właśnie trwa. Mamy powody, żeby przypuszczać, że gen SRGAP2C może odgrywać znaczącą rolę w rozwoju ludzkiej inteligencji.
W innym artykule, również opublikowanym w Cell, badacze amerykańscy w Uniwersytetu Waszyngtona ujawniają, że gen ten pojawił się ok. 2,5 mln lat temu. „Moment” ten, według autorów, zbiega się w czasie z pojawieniem się gatunku Homo sapiens oraz z masywnym rozrostem kory nowej w jego mózgu (w porównaniu do mózgu Australopiteka).
Analizy amerykańskich badaczy pokazują również, że gen ten nie zmienia się na łonie aktualnej ludzkiej populacji, a to oznacza, że jest on bardzo ważny dla naszego gatunku.
Z drugiej strony liczba kolców dendrytycznych odzwierciedla możliwości uczenia się w całym rozwoju człowieka (szczyt w wieku ok. 5 lat, progresywny spadek możliwości do ok. 30 roku życia). Co więcej, kolców tych jest wyraźnie mniej u osób dotkniętych upośledzeniem umysłowym, takich jak chorzy na zespół Downa (trisomia 21).
Doktor Franck Polleux podsumowuje - mamy coraz więcej dowodów na to, że w chorobach takich jak autyzm albo schizofrenia, powstawanie połączeń nerwowych jest mocno upośledzone.
