به گزارش ایسنا، این بافت ها که به وسیله ی مهندسی سلول های بنیادی انسان ساخته شده اند را نمی توان جلوه ی حقیقی مغز این گونه ها دانست ولی اختلاف های زیاد آنها با ارگانوئیدهای انسانها از نظر اندازه، شکل و بافت قابل مشاهده است.
این مقاله در ۱۱ فوریه در مجله ی" ساینس"( Science) منتشر شده و میتواند به دانشمندان در درک رویدادهای ژنتیکی که باعث تکامل مغز انسان شد کمک کند.
گری کمپ( Gray Camp) زیست شناس رشد و تکامل از دانشگاه بازل( Basel) سوئیس می گوید:این یک مقاله غیرعادی با ادعاهای غیرعادی است. آزمایشگاه او سال پیش خبر داد که دو ارگانوئید مغز که حاوی ژن نئاندرتال ها است را رشد داده اند و در ادامه ی مطالعات ژن هایی را بررسی می کنند که انسان در طول تکامل از دست داده است. ولی" کمپ" هم چنان در خصوص نتایج تردیدهایی دارد و می گوید این مطالعات پرسش های بیشتری ایجاد می کند که باید در موردشان تحقیقاتی انجام شود.
انسان ها بیش از هرگونه ی دیگری با نئاندرتال ها( Neanderthals) و دنیسووان ها( Denisovans) ارتباط ژنتیکی دارند و هنوز هم میتوان ۴۰ درصد ژنوم نئاندرتال ها را در انسان های امروزی پیدا کرد. ولی پژوهشگران برای مطالعه ی مغز این گونه های باستانی ابزار محدودی در اختیار دارند. بافت نرم این مغزها به خوبی حفظ نشده و بیشتر مطالعات به بررسی اندازه و شکل جمجمه های فسیل شده می پردازد. اینکه بدانیم تفاوت ژن این گونه ها با انسان ها چیست مسئله مهمی است برای این که به پژوهشگران کمک می کند بفهمند چه چیزی به خصوص در مغز باعث شده که انسان ها منحصر به فرد باشند.
پژوهشگران به سرپرستی آلیسون موتری( Alysson Muotri) که یک دانشمند مغز و اعصاب در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو است از روش اصلاح ژن کریسپر- کس- ۹( CRISPR–Cas9) استفاده کردند تا ژن نووا- ۱( NOVA۱) نئاندرتال ها و دنیسووان ها را وارد سلول های بنیادی پرتوان انسان کنند. این سلول ها میتوانند به هر نوع سلولی تبدیل شوند. آنها این سلول ها را کشت دادند و توده هایی شبیه به بافت مغز با عرض پنج میلی متر ساختند و همینطور در کنار آن ارگانوئیدهای مغز انسان را برای مقایسه تولید کردند.
بلافاصله معلوم شد که ارگانوئیدهایی که ژن قدیمی نووا- ۱ را داشتند متفاوت هستند. متوری می گوید:از لحظه ای که شکل ارگانوئیدها را دیدیم فهمیدیم که با موضوع جالبی طرف هستیم.
سلول های ارگانوئید مغز انسانها صاف و کروی هستند در حالیکه ارگانوئیدهای دارای ژن قدیمی سطحی غیرصاف و پیچیده و ابعادی کوچکتر داشتند. نویسندگان مقاله می گویند:این تفاوت ها احتمالا بخاطر اختلاف در نحوه ی رشد و تکثیر سلول هاست.
مقایسه ی ژنوم ها
دانشمندان برای این که بفهمند کدام ژن های قدیمی در ارگانوئیدها بیان میشوند مجموعه ای کامل از توالی ژن های انسان را با مجموعه ای تقریباً کامل از ژن های ۲ نئاندرتال و ۱ دنیسووان مقایسه کردند. آن ها ۶۱ ژن پیدا کردند که نسخه انسانی آنها با نوع قدیمی آن متفاوت است. از میان آنها ژن نووا- ۱ در تشکیل سیناپس های مغز و اتصالات عصبی نقش دارد و اگر عملکرد آن مختل شود اختلالات عصبی به وجود خواهد آمد.
ژن نووا- ۱ انسان ها در یک بخش ساده با نسخه قدیمی آن متفاوت است. نسخه قدیمی آن هنوز در سایر پریمات ها موجود است و دانشمندان با استفاده از کریسپر- کَس- ۹ آن را ویرایش کردند. این تفاوت کوچک در یک اسید آمینه پروتئین نووا- ۱ ساخته شده در ارگانوئیدها وجود دارد. موتری می گوید:این واقعیت که امروزه همه ی انسان ها نوع جدید این ژن را دارند نشان دهنده ی آن است که نووا- ۱ به ما در مرحله ای از تکامل امتیاز فوق العاده ای داده است.
اما سوالی که اکنون وجود دارد این است:این امتیازها چه هستند؟ تفاوت های ایجاد شده در ارگانوئیدهای حاصل در سطوح مولکولی ادامه می یابد. این گروه ۲۷۷ ژن را یافتند که عملکردی متفاوت در ارگانوئیدهای باستانی و ارگانوئید انسان ها داشتند. بعضی از آن ژن ها بر روی رشد سیستم عصبی و اتصالات عصبی اثر می گذارند. در نتیجه ارگانوئیدهای قدیمی حاوی سطوح مختلفی از پروتئین های سیناپسی بودند و نورون های آنها الگوهای کم نظم تری نسبت به ارگانوئیدهای انسان داشتند. همینطور شواهدی وجود دارد که نشان می دهد این ارگانوئیدها سریعتر رشد می کنند.
تفاوت های بزرگ
ولفگانگ انارد( Wolfgang Enard) یک زیست شناس تکاملی از دانشگاه لودویگ مکسمیلیان( Ludwig Maximilian) در مونیخ آلمان می گوید:مهم ترین یافته آن است که شما می توانید ژن را به حالت قدیمی بازگردانید و تاثیرش را بر روی ارگانوئید ببینید.
وی بسیار متعجب است که چگونه یک تفاوت کوچک ژنتیکی میتواند چنین تغییر واضحی ایجاد کند. ولی او در خصوص اینکه آیا ظاهر عجیب ارگانوئیدها میتواند به ما در خصوص مغز نئاندرتال ها اطلاعات زیادی بدهد تردید دارد.
" کمپ" همچنین می گوید که بعید است این ارگانوئیدهای باستانی بتوانند نمای کاملی از بافت حقیقی نئاندرتال ها باشد و به جای آن ممکن است این ویژگی هایی که مشاهده می کنیم در اثر تغییرات ایجاد شده در پروتئین های مهمی در انسان ها باشد که بر اثر مجموعه ای از جهش ها که در طول زمان روی هم انباشته شده اند ایجاد شده باشند.
سوزانا هرکولانو هوزل( Suzana Herculano- Houzel) یک دانشمند تکامل عصبی در دانشگاه وندربیلت( Vanderbilt) نشویل( Nashville) تنسی( Tennessee) می گوید:رویکرد ویرایش ارگانوئید هنوز میتواند برای مطالعه ی تکامل مغز پریمات ها مورد استفاده قرار گیرد.
گروه موتری قصد دارند تا ارگانوئیدهای ویرایش شده ی دیگری ایجاد کنند که شامل ژن های بازگشتی دیگری باشد تا به وسیله ی آن مغز انسان را مورد بررسی قرار دهند. اگر پژوهشگران بتوانند روند تکاملی که ما را به اینجا رسانده بفهمند ممکن است بتوانند درک بهتری از بیماری هایی که مخصوص مغز انسان هستند پیدا کنند.
- 12
- 2
