Nghiên cứu Y - Dược Thứ sáu, ngày 19/2/2021

Làm thế nào một sự thay đổi gen đơn lẻ có thể đã tách con người hiện đại khỏi những họ hàng trước đó

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một sự thay đổi gen duy nhất có thể giúp giải thích sự khác biệt về nhận thức giữa người hiện đại và người tiền nhiệm của chúng ta, và sử dụng thông tin đó để phát triển các organoids não giống người Neanderthal trong phòng thí nghiệm.
Ảnh minh họa
Ảnh minh họa
Là một giáo sư nhi khoa và y học tế bào và phân tử tại Trường Y Đại học California San Diego, Tiến sĩ Alysson R. Muotri, đã nghiên cứu từ lâu về cách não bộ phát triển và những lỗi trong các rối loạn thần kinh. Từ lâu, ông cũng đã tò mò về sự tiến hóa của não người - điều gì đã thay đổi khiến chúng ta trở nên khác biệt so với người Neanderthal trước đó và người Denisovan, họ hàng tiến hóa gần nhất của chúng ta, giờ đã tuyệt chủng?

Các nghiên cứu về tiến hóa chủ yếu dựa vào hai công cụ - di truyền và phân tích hóa thạch - để khám phá cách một loài thay đổi theo thời gian. Nhưng cả hai cách tiếp cận đều không thể tiết lộ nhiều về sự phát triển và chức năng của não vì não không hóa thạch, Muotri nói. Không có hồ sơ vật lý để nghiên cứu.

Vì vậy, Muotri quyết định thử tế bào gốc, một công cụ không thường được áp dụng trong quá trình tái tạo tiến hóa. Tế bào gốc, tiền chất tự đổi mới của các loại tế bào khác, có thể được sử dụng để xây dựng các organoit của não - "bộ não nhỏ" trong một đĩa thí nghiệm. Muotri và các đồng nghiệp đã đi tiên phong trong việc sử dụng tế bào gốc để so sánh con người với các loài linh trưởng khác, chẳng hạn như tinh tinh và bonobo, nhưng cho đến nay việc so sánh với các loài đã tuyệt chủng là không thể.

Trong một nghiên cứu được công bố ngày 11 tháng 2 năm 2021 trên tạp chí Science , nhóm của Muotri đã lập danh mục sự khác biệt giữa bộ gen của các quần thể người hiện đại đa dạng với người Neanderthal và Denisovan, sống trong kỷ nguyên Pleistocen, khoảng 2,6 triệu đến 11.700 năm trước. Bắt chước một thay đổi mà họ tìm thấy trong một gen, các nhà nghiên cứu đã sử dụng tế bào gốc để tạo ra các organoids não "Neanderthal-ized".

Muotri, tác giả cấp cao của nghiên cứu và giám đốc Chương trình Tế bào gốc UC San Diego và là thành viên của Hiệp hội Sanford cho biết: “Thật hấp dẫn khi thấy rằng một sự thay đổi cặp bazơ đơn lẻ trong DNA của con người có thể thay đổi cách thức hoạt động của bộ não. Thuốc tái tạo. "Chúng tôi không biết chính xác làm thế nào và khi nào trong lịch sử tiến hóa của chúng tôi, sự thay đổi đó xảy ra. Nhưng nó có vẻ rất quan trọng và có thể giúp giải thích một số khả năng hiện đại của chúng tôi trong hành vi xã hội, ngôn ngữ, thích ứng, sáng tạo và sử dụng công nghệ."


Ban đầu, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy 61 gen khác nhau giữa người hiện đại và họ hàng đã tuyệt chủng của chúng ta. Một trong những gen bị thay đổi này - NOVA1 - đã thu hút sự chú ý của Muotri vì nó là bộ điều chỉnh gen chính, ảnh hưởng đến nhiều gen khác trong quá trình phát triển não bộ sớm. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng chỉnh sửa gen CRISPR để tạo ra các tế bào gốc của con người hiện đại có đột biến giống Neanderthal trong NOVA1 . Sau đó, họ dụ các tế bào gốc hình thành các tế bào não và cuối cùng là các organoids não được Neanderthal hóa.

Các organoids của não là các cụm tế bào não nhỏ được hình thành bởi các tế bào gốc, nhưng chúng không hẳn là não (đối với một loại, chúng thiếu kết nối với các hệ cơ quan khác, chẳng hạn như mạch máu). Tuy nhiên, các organoids là những mô hình hữu ích để nghiên cứu di truyền, sự phát triển bệnh tật và phản ứng với nhiễm trùng và thuốc điều trị. Nhóm của Muotri thậm chí đã tối ưu hóa quá trình xây dựng organoid não để đạt được các sóng dao động điện có tổ chức tương tự như các sóng do não người tạo ra.

Các organoit trong não của người Neanderthal trông rất khác so với các organoit trong não người hiện đại, ngay cả khi nhìn bằng mắt thường. Chúng có một hình dạng khác biệt rõ ràng. Nghiên cứu sâu hơn, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các organoids não bộ hiện đại và người Neanderthal cũng khác nhau về cách các tế bào của chúng sinh sôi nảy nở và cách hình thành các khớp thần kinh của chúng - kết nối giữa các nơ-ron. Ngay cả các protein liên quan đến khớp thần kinh cũng khác nhau. Và các xung điện cho thấy hoạt động cao hơn ở các giai đoạn trước đó, nhưng không đồng bộ hóa trong các mạng ở các organoit não được Neanderthal hóa.

Theo Muotri, sự thay đổi mạng lưới thần kinh trong các organoids não bộ của người Neanderthal song song với cách mà các động vật linh trưởng không phải người mới sinh có được khả năng mới nhanh hơn so với trẻ sơ sinh của con người.

"Nghiên cứu này chỉ tập trung vào một gen khác biệt giữa con người hiện đại và họ hàng đã tuyệt chủng của chúng ta. Tiếp theo, chúng tôi muốn xem xét 60 gen khác và điều gì sẽ xảy ra khi mỗi gen, hoặc sự kết hợp của hai hoặc nhiều hơn, bị thay đổi", Muotri nói.

"Chúng tôi đang mong đợi sự kết hợp mới này giữa sinh học tế bào gốc, khoa học thần kinh và cổ sinh học. Khả năng áp dụng phương pháp so sánh giữa người hiện đại với các hominin đã tuyệt chủng khác, chẳng hạn như người Neanderthal và người Denisovan, sử dụng các organoids não mang các biến thể di truyền của tổ tiên là hoàn toàn lĩnh vực nghiên cứu mới. "

Để tiếp tục công việc này, Muotri đã hợp tác với Katerina Semendeferi, giáo sư nhân chủng học tại UC San Diego và đồng tác giả nghiên cứu, để đồng chỉ đạo Trung tâm Khảo cổ học UC San Diego mới, hay còn gọi là ArchC.

Semendeferi cho biết: “Chúng tôi sẽ hợp nhất và tích hợp công trình tế bào gốc tuyệt vời này với so sánh giải phẫu từ một số loài và điều kiện thần kinh để tạo ra các giả thuyết về chức năng não của những người họ hàng đã tuyệt chủng của chúng ta”. "Cách tiếp cận cổ hóa thần kinh này sẽ bổ sung cho những nỗ lực tìm hiểu tâm trí của tổ tiên và những người họ hàng gần gũi của chúng ta, như người Neanderthal."

Nguồn: Đại học California - San Diego
- Thuocbietduoc.com.vn cung cấp thông tin về hơn 30.000 loại thuốc theo toa, thuốc không kê đơn. - Các thông tin về thuốc trên Thuocbietduoc.com.vn cho mục đích tham khảo, tra cứu và không dành cho tư vấn y tế, chẩn đoán hoặc điều trị. - Khi dùng thuốc cần tuyệt đối tuân theo theo hướng dẫn của Bác sĩ
- Chúng tôi không chịu trách nhiệm về bất cứ hậu quả nào xảy ra do tự ý dùng thuốc dựa theo các thông tin trên Thuocbietduoc.com.vn
Thông tin Thuốc và Biệt Dược
- Giấy phép ICP số 235/GP-BC.
© Copyright Thuocbietduoc.com.vn
- Contact: VBCmedia, Jsc. - No 34, Louis Metropolis, Hanoi - Email: contact@thuocbietduoc.com.vn