At studere neandertalerhjernen kan afsløre genetiske modifikationer, som fik neandertalere til at uddø, mens de gjorde os mennesker til en unik, længe overlevende art
Neanderthalerne var en menneskeart (kaldet Neanderthal neanderthalensis), som udviklede sig i Asien og Europa og sameksisterede til en vis del med nuværende mennesker (Homo Sapiens), som udviklede sig i Afrika. Disse møder havde ført til, at menneskelige bringer arvede 2% af neandertaleren DNA og dermed er de de nærmeste gamle slægtninge til nutidens mennesker. Neandertalere vides sidst at have eksisteret for omkring 130000 og 40,000 år siden. Neandertalere, almindeligvis omtalt som "hulemænd", havde et karakteristisk lavt langt kranium, bred næse, ingen fremtrædende hage, store tænder og kort, men stærk muskuløs kropsramme. Deres karakteristiske egenskaber er tegn på at søge en måde, hvorpå kroppen kan spare på varmen midt i det kolde og barske miljøer de boede i. På trods af deres primitive levevilkår var de meget lyse, talentfulde og sociale mennesker med hjernestørrelse større end moderne mennesker i dag. De var fremragende jægere med færdigheder, styrke, mod og dygtige kommunikationsevner. Selvom de boede i udfordrende miljøer, var de enormt ressourcestærke. Faktisk menes det, at der kan have været en meget snæver kløft mellem neandertalere og os mennesker med hensyn til adfærd og instinkter. Fossile optegnelser viser, at de var kødædende (selvom de også spiste svampe), jægere og ådselædere. Det er stadig uklart, om de havde deres eget sprog, men komplekse dynamikker i deres liv tyder på, at de kommunikerede med hinanden ved hjælp af et sprog.
Neandertalerne er nu uddøde i 40,000 år, men det er stadig et mysterium, hvordan en art, der havde overlevet i mere end 350,000 år, kunne stå over for udryddelse. Nogle videnskabsmænd har formuleret, at moderne mennesker er ansvarlige for udryddelsen af neandertalere, da de måske ikke har været i stand til at overleve dygtigt med konkurrencen om ressourcer fra de tidlige forfædre til moderne mennesker. Dette må også være blevet forværret af hurtige ændringer i klimaforholdene. Neandertalerne forsvandt ikke alle hurtigt, men blev gradvist erstattet af moderne mennesker gennem lokale befolkninger. Neandertalerne er den mest interessante del af menneskets evolution, som har fascineret videnskabsmænd mest på grund af nærhed mellem neandertalere og moderne mennesker. Og for at understøtte dette forskning, mange genstande og fossiler, selv hele skeletter er blevet afsløret, som viser et glimt af neandertalernes liv.
Dyrkning af en neandertalerhjerne i laboratoriet
Forskere ved University of California, San Diego dyrker neandertalernes miniaturehjerner (som ligner en cortex, som er det ydre lag af hjernen) på størrelse med en 'ært' i petriskåle i laboratoriet. Hver af disse "ærter" bærer NOVA1-gen af forfædrene og har omkring 400,000 celler. Målet med at dyrke og analysere disse 'minihjerner' af neandertalere er at kaste lys over små neurale klumper, som kan fortælle os, hvorfor denne længe overlevende art uddøde, og hvad der var grunden til, at nutidens mennesker i stedet erobrede planet Jorden. Det er vigtigt at forstå dette, fordi nogle moderne mennesker deler 2% DNA med neandertalere gennem avl, og på et tidspunkt levede vi sammen med dem. Sammenligningen af genetiske forskelle i hjernen kan kaste maksimalt lys over deres død og hurtige stigning i homo sapiens.
For at sætte gang i væksten af minihjernen brugte forskere stamcelleteknologi, hvor stamceller begynder at blive en hjerneorganoid (et lille organ) over en periode på flere måneder. I deres fuldt udvoksede størrelse måler disse organoider 0.2 tommer og er synlige for det blotte øje. Men deres vækst er restriktiv, fordi de under laboratorieforhold ikke får den blodforsyning, der kræves for, at de kan vokse helt. Så minihjerneceller modtog næringsstofferne til vækst ved diffusionsprocessen. Det kunne være muligt at dyrke dem yderligere ved måske at indprente 3D-printede kunstige blodkar i dem for at muliggøre udvikling, hvilket forskerne gerne vil forsøge.
Første skridt mod at sammenligne neandertalers hjerne med vores
Neandertalerhjerner er mere aflange rørlignende strukturer sammenlignet med menneskelige afrundede hjerner. I dette enestående arbejde sammenlignede forskere tilgængelige fuldt sekventerede genomer fra neandertalere med moderne mennesker. Neanderthal-genomet blev sekventeret efter at have hentet det fra knogler i de fossiler, der blev afsløret. I alt 200 gener viste væsentlige forskelle, og fra denne liste fokuserede forskerne på NOVA1 – master genekspressionsregulator. Dette gen er det samme hos mennesker og neandertalere med kun en lille forskel (et enkelt DNA-basepar). Genet ses at have et højt udtryk i neuroudvikling og har været forbundet med flere neurale tilstande som autisme. Ved nærmere eftersyn havde neandertaler-minihjerner meget få forbindelser mellem neuroner (kaldet synapser) end typiske og havde også forskellige neuronale netværk, der lidt ligner en menneskelig hjerne, der lider af autisme, forudsagde forskere. Det er meget muligt, at mennesker havde mere avancerede og sofistikerede neurale netværk sammenlignet med neandertalere, hvilket fik os til at overleve over dem.
Denne forskning er på et meget tidligt tidspunkt for at nå frem til en konklusion, hovedsagelig på grund af karakteren af kontrollerede eksperimenter. Den største begrænsning af denne undersøgelse er, at sådanne minihjerner ikke er "bevidste sind" eller en "fuld hjerne" og ikke rigtig kan give et komplet billede af, hvordan en voksen hjerne fungerer. Men hvis forskellige regioner dyrkes med succes, kan de passes sammen for at få en større forståelse af neandertalerens "sind". Forskere vil helt sikkert gerne udforske mere om neandertalhjernernes evne til at lære ting, og dermed ville de forsøge at putte disse minihjerner i robotten og forstå signalerne.
***
Kilde (r)
Cohen J 2018. Neandertaler-hjerneorganoider kommer til live. Videnskab. 360 (6395).
https://doi.org/10.1126/science.360.6395.1284
***
