Молекулярные атласы мозга черепах и ящериц проливают свет на эволюцию человеческого мозга
Ученые из Института исследований мозга Общества Макса Планка во Франкфурте-на-Майне изучили экспрессию генов в нейронах коры черепах и ящериц, чтобы понять эволюцию коры головного мозга позвоночных.
Сравнение для реконструкции эволюции
- Кора млекопитающих (включая человека) состоит из «древних» областей, таких как гиппокамп, и «новых», таких как шестислойная «неокортекс».
- Млекопитающие, рептилии и птицы произошли от общего предка, жившего около 320 миллионов лет назад, у которого, как полагают, была небольшая трехслойная кора.
- Сравнение коры современных рептилий с древней и новой корой млекопитающих позволяет реконструировать черты эволюции.
Новый молекулярный подход
Вместо анатомических сравнений ученые сосредоточились на молекулярной характеристике отдельных нейронов рептилий, секвенируя их транскриптомы (наборы мРНК). Это позволило классифицировать тысячи нейронов по типам и создать детальные молекулярные карты коры.
Ключевые открытия
- Гиппокамп: У рептилий обнаружены типы нейронов, соответствующие нейронам гиппокампа млекопитающих (структуры, отвечающей за память и ориентацию в пространстве). У рептилий гиппокамп представляет собой один слой, тогда как у млекопитающих он сложен. Ученые предполагают, что у ранних млекопитающих растущая неокортекс «вытеснила» гиппокамп, заставив его свернуться.
- Неокортекс: Сравнение негиппокампальной коры
рептилий и неокортекса млекопитающих показало сложную историю.
- Тормозные нейроны экспрессируют сходные наборы генов у обеих групп, что указывает на их общее происхождение.
- Возбуждающие нейроны существенно различаются.
- Шестислойная неокортекс млекопитающих — это «мозаика из древних и новых типов нейронов», а ее новизна заключается в появлении новых типов возбуждающих нейронов после изменений программ экспрессии генов.
Значение и перспективы
Исследование кардинально уточняет понимание мозга рептилий и его эволюции. Оно открывает новые вопросы о функциях древних типов нейронов в разных группах и о связи молекулярных изменений с эволюцией функций мозга и поведения.