Мозг неандертальца: Мозг неандертальца — Антропогенез.РУ

Меньше, чем у кроманьонцев. Ученые объяснили, почему человечество глупеет

https://ria.ru/20191109/1560736331.html

Меньше, чем у кроманьонцев. Ученые объяснили, почему человечество глупеет

Меньше, чем у кроманьонцев. Ученые объяснили, почему человечество глупеет — РИА Новости, 09.11.2019

Меньше, чем у кроманьонцев. Ученые объяснили, почему человечество глупеет

За последние полвека человечество в целом поглупело, выяснили ученые. Начиная с середины 1970-х годов показатели IQ падали в среднем на семь пунктов для каждого РИА Новости, 09.11.2019

2019-11-09T08:00

2019-11-09T08:00

2019-11-09T08:47

наука

сша

чикагский университет

открытия — риа наука

интеллект

неандертальцы

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/156079/18/1560791824_0:0:1036:583_1920x0_80_0_0_86458aa5816c42260de70faa4e90d1f9.jpg

МОСКВА, 9 ноя — РИА Новости, Альфия Еникеева. За последние полвека человечество в целом поглупело, выяснили ученые. Начиная с середины 1970-х годов показатели IQ падали в среднем на семь пунктов для каждого следующего поколения. Одни специалисты связывают это с продолжающейся эволюцией человека, другие — с законами генетики, третьи — со стремительным развитием технологий. РИА Новости разбиралось, в чем причина снижения интеллекта.Помериться объемамиУ верхнепалеолитических людей и неандертальцев мозг был крупнее нашего. В среднем у мужчин его объем составлял больше 1500 кубических сантиметров против современных 1425. Были ли они умнее нынешних Homo sapiens — большой вопрос, но некоторые исследователи находят положительную корреляцию (пусть и незначительную) между размерами этого органа и уровнем интеллекта.По мнению российского антрополога Станислава Дробышевского, большой размер мозга древних людей, скорее всего, обусловлен суровыми условиями существования. Кроманьонцам и неандертальцам все жизненно важные сведения приходилось держать в голове, так как искусственные носители информации, например книги, еще не изобрели, а умудренные опытом старики встречались крайне редко. Ведь средняя продолжительность жизни была очень мала.Современные люди, наоборот, оказались практически в тепличных условиях — одежду, пищу, информацию они получают уже в готовом виде, а накопленные поколениями знания хранятся на внешних носителях. В такой обстановке большой прожорливый мозг, потребляющий до 20 процентов вырабатываемой организмом энергии, становится не нужен. Вероятно, поэтому в последние 25 тысяч лет наблюдается его постепенное усыхание. Причем за предыдущие десять тысяч лет он ужался почти на пять процентов. Антропологи из Чикагского университета связывают такое заметное уменьшение мозга с мутацией, которая появилась у земледельцев Ближнего Востока около шести тысяч лет назад. Сегодня большая часть представителей человеческой популяции — ее носители, поэтому тенденция, по всей видимости, сохранится. Прогресс не на пользуПо мнению генетика из Стэндфордского университета (США) Джеральда Крэбтри, за последние три тысячи лет человечество перенесло как минимум две генетические мутации, плохо сказавшиеся на интеллекте. В будущем, скорее всего, произойдет еще несколько подобных изменений. К такому выводу он пришел, основываясь на частоте, с которой в человеческом геноме возникают вредные мутации, и предполагаемом количестве «умных» генов. Ученый указывает, что скачок в развитии когнитивных способностей и оптимизация работы генов, отвечающих за интеллект, случились еще до того, как наши предки вышли из Африки. Там им приходилось существовать в довольно суровых условиях, поэтому выживали самые сильные, умные и наиболее приспособленные к среде обитания. Иными словами, естественный отбор работал на улучшение интеллекта.После миграции в Европу человеческая жизнь значительно упростилась. Развитие сельского хозяйства, возникновение городов, прогресс медицины фактически свели на нет естественный отбор. В популяции появилось большое число индивидов с плохими мутациями в ДНК. В результате интеллект стал постепенно снижаться.Глобальное падение интеллектаПарадоксально, но в ХХ веке фиксировалось повышение уровня интеллекта. Это обнаружил в 1984 году американский психолог Джеймс Флинн, вычисливший, что с 1932-го по 1978 год в США средний показатель IQ увеличился почти на 14 пунктов. Его данные впоследствии подтвердились во многих странах.Однако в прошлом году норвежские ученые, проанализировав результаты тестов более семисот тысяч человек, пришли к выводу, что начиная с 1970-х годов средние показатели интеллекта постепенно падают — примерно на семь пунктов для каждого следующего поколения. Так, IQ рожденных в 1969 году примерно на три балла выше, чем у людей, которые старше их на семь лет, — 102,3 против 99,5. Но затем ситуация меняется: у прошедших тест добровольцев, появившихся на свет в 1989 году, средний результат уже меньше — 99,4 балла. Это явление прослеживается даже в отдельных семьях, где старшие братья лучше проходили испытания на интеллект, чем младшие. А значит, дело, по-видимому, не в демографической ситуации или распространении менее удачных генов в популяции, отмечают авторы работы. Вероятно, на падение показателей IQ, с одной стороны, влияет перемена образа жизни — развитие технологий, изменения в образовании и воспитании, а с другой — несовершенство самого теста, который не способен оценить уровень интеллекта современного человека. Кроме того, когнитивные способности людей могут снижаться из-за сильного загрязнения окружающей среды, отмечают испанские исследователи. Они замерили уровень вредных примесей в воздухе около 39 начальных школ в Барселоне, а затем протестировали интеллект учеников. В экологически благополучных районах результаты у школьников в среднем были лучше.Похожие данные получили ученые из Ланкастерского университета (Великобритания), проанализировав выборку из 18 тысяч маленьких британцев. Они обнаружили, что дети с умственной отсталостью чаще своих сверстников проживают в местах с высоким загрязнением воздуха.

https://ria.ru/20180426/1519478136.html

https://ria.ru/20190716/1556558199.html

https://ria.ru/20170424/1492980313.html

сша

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

1

5

4. 7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/156079/18/1560791824_52:0:985:700_1920x0_80_0_0_18f5b4f39e5a5cf1b7b8d40464084ee3.jpg

1920

1920

true

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

internet-group@rian. ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

сша, чикагский университет, открытия — риа наука, интеллект, неандертальцы

Наука, США, Чикагский университет, Открытия — РИА Наука, интеллект, неандертальцы

МОСКВА, 9 ноя — РИА Новости, Альфия Еникеева. За последние полвека человечество в целом поглупело, выяснили ученые. Начиная с середины 1970-х годов показатели IQ падали в среднем на семь пунктов для каждого следующего поколения. Одни специалисты связывают это с продолжающейся эволюцией человека, другие — с законами генетики, третьи — со стремительным развитием технологий. РИА Новости разбиралось, в чем причина снижения интеллекта.

Помериться объемами

У верхнепалеолитических людей и неандертальцев мозг был крупнее нашего. В среднем у мужчин его объем составлял больше 1500 кубических сантиметров против современных 1425. Были ли они умнее нынешних Homo sapiens — большой вопрос, но некоторые исследователи находят положительную корреляцию (пусть и незначительную) между размерами этого органа и уровнем интеллекта.

По мнению российского антрополога Станислава Дробышевского, большой размер мозга древних людей, скорее всего, обусловлен суровыми условиями существования. Кроманьонцам и неандертальцам все жизненно важные сведения приходилось держать в голове, так как искусственные носители информации, например книги, еще не изобрели, а умудренные опытом старики встречались крайне редко. Ведь средняя продолжительность жизни была очень мала.

Современные люди, наоборот, оказались практически в тепличных условиях — одежду, пищу, информацию они получают уже в готовом виде, а накопленные поколениями знания хранятся на внешних носителях. В такой обстановке большой прожорливый мозг, потребляющий до 20 процентов вырабатываемой организмом энергии, становится не нужен. Вероятно, поэтому в последние 25 тысяч лет наблюдается его постепенное усыхание. Причем за предыдущие десять тысяч лет он ужался почти на пять процентов.

Антропологи из Чикагского университета связывают такое заметное уменьшение мозга с мутацией, которая появилась у земледельцев Ближнего Востока около шести тысяч лет назад. Сегодня большая часть представителей человеческой популяции — ее носители, поэтому тенденция, по всей видимости, сохранится.

26 апреля 2018, 17:09Наука

Ученые раскрыли уникальные особенности мозга неандертальцев

Прогресс не на пользу

По мнению генетика из Стэндфордского университета (США) Джеральда Крэбтри, за последние три тысячи лет человечество перенесло как минимум две генетические мутации, плохо сказавшиеся на интеллекте. В будущем, скорее всего, произойдет еще несколько подобных изменений. К такому выводу он пришел, основываясь на частоте, с которой в человеческом геноме возникают вредные мутации, и предполагаемом количестве «умных» генов.

Ученый указывает, что скачок в развитии когнитивных способностей и оптимизация работы генов, отвечающих за интеллект, случились еще до того, как наши предки вышли из Африки. Там им приходилось существовать в довольно суровых условиях, поэтому выживали самые сильные, умные и наиболее приспособленные к среде обитания. Иными словами, естественный отбор работал на улучшение интеллекта.

После миграции в Европу человеческая жизнь значительно упростилась. Развитие сельского хозяйства, возникновение городов, прогресс медицины фактически свели на нет естественный отбор. В популяции появилось большое число индивидов с плохими мутациями в ДНК. В результате интеллект стал постепенно снижаться.

16 июля 2019, 06:02Наука

Ученые рассказали, как защитить мозг от возрастных разрушений

Глобальное падение интеллекта

Парадоксально, но в ХХ веке фиксировалось повышение уровня интеллекта. Это обнаружил в 1984 году американский психолог Джеймс Флинн, вычисливший, что с 1932-го по 1978 год в США средний показатель IQ увеличился почти на 14 пунктов. Его данные впоследствии подтвердились во многих странах.

Однако в прошлом году норвежские ученые, проанализировав результаты тестов более семисот тысяч человек, пришли к выводу, что начиная с 1970-х годов средние показатели интеллекта постепенно падают — примерно на семь пунктов для каждого следующего поколения. Так, IQ рожденных в 1969 году примерно на три балла выше, чем у людей, которые старше их на семь лет, — 102,3 против 99,5. Но затем ситуация меняется: у прошедших тест добровольцев, появившихся на свет в 1989 году, средний результат уже меньше — 99,4 балла.

Это явление прослеживается даже в отдельных семьях, где старшие братья лучше проходили испытания на интеллект, чем младшие. А значит, дело, по-видимому, не в демографической ситуации или распространении менее удачных генов в популяции, отмечают авторы работы. Вероятно, на падение показателей IQ, с одной стороны, влияет перемена образа жизни — развитие технологий, изменения в образовании и воспитании, а с другой — несовершенство самого теста, который не способен оценить уровень интеллекта современного человека.

© Источник: Bernt Bratsberg and Ole Rogeberg, Flynn effect and its reversal are both environmentally caused. PNAS June 26, 2018 115 (26) 6674-6678; https://doi.org/10.1073/pnas.1718793115Изменение среднего показателя IQ по годам рождения. Использовались данные семисот тысяч норвежцев, появившихся на свет между 1962-м и 1991 годом

© Источник: Bernt Bratsberg and Ole Rogeberg, Flynn effect and its reversal are both environmentally caused. PNAS June 26, 2018 115 (26) 6674-6678; https://doi.org/10.1073/pnas.1718793115

Изменение среднего показателя IQ по годам рождения. Использовались данные семисот тысяч норвежцев, появившихся на свет между 1962-м и 1991 годом

Кроме того, когнитивные способности людей могут снижаться из-за сильного загрязнения окружающей среды, отмечают испанские исследователи. Они замерили уровень вредных примесей в воздухе около 39 начальных школ в Барселоне, а затем протестировали интеллект учеников. В экологически благополучных районах результаты у школьников в среднем были лучше.

Похожие данные получили ученые из Ланкастерского университета (Великобритания), проанализировав выборку из 18 тысяч маленьких британцев. Они обнаружили, что дети с умственной отсталостью чаще своих сверстников проживают в местах с высоким загрязнением воздуха.

24 апреля 2017, 14:01Наука

Ученые из России выяснили, что отличает мозг приматов и человека

Мозг у неандертальцев рос иначе, чем у сапиенсов • Александр Марков • Новости науки на «Элементах» • Антропология, Палеонтология

Мозг новорожденных неандертальцев был почти таким же по размеру и форме, как у младенцев-сапиенсов, однако у взрослых представителей двух видов людей форма мозга существенно различается. Антропологи из Франции и Германии установили, что ключевые различия формировались на первом году жизни. У сапиенсов в этот период мозг становится более округлым за счет ускоренного роста теменных и височных областей, а также мозжечка. Наличие выраженной «фазы глобуляризации» в развитии мозга младенцев — уникальная особенность нашего вида; ее нет ни у человекообразных обезьян, ни у неандертальцев. Скорее всего, не было ее и у других ископаемых гоминид. Полученные результаты подкрепляют точку зрения, согласно которой очень крупный мозг развился у сапиенсов и неандертальцев параллельно, а не был унаследован от общего предка.

Среди антропологов нет единого мнения по поводу того, имелись ли между неандертальцами и людьми современного типа существенные интеллектуальные различия. Один из важных доводов в пользу высокого когнитивного потенциала неандертальцев — находки, связанные с так называемой шательперонской культурой (см.: Châtelperronian). В нескольких точках Западной Европы костные остатки неандертальцев найдены в одних слоях со сложными изделиями из камня и кости, похожими на верхнепалеолитическую индустрию кроманьонцев-сапиенсов. Антропологи спорят, самостоятельно ли изобрели неандертальцы эти «высокие технологии» или позаимствовали их у сапиенсов, которые в то время (около 35–30 тысяч лет назад) уже широко распространились по Европе. Впрочем, новые данные радиоуглеродного датирования показывают, что эти предметы, возможно, не были изготовлены неандертальцами: не исключено, что всё объясняется перемешиванием археологических слоев (T. Higham et al. Chronology of the Grotte du Renne (France) and implications for the context of ornaments and human remains within the Châtelperronian // PNAS. Published online before print October 18, 2010).

Новая статья французских и германских антропологов, опубликованная в журнале Current Biology, дает еще один повод усомниться в том, что неандертальцы обладали в точности таким же разумом, как современные люди.

По объему мозг неандертальцев был практически таким же, как у нас, но заметно отличался по форме. У сапиенсов мозг более округлый, у неандертальцев — удлиненный. Авторы решили выяснить, на каком этапе индивидуального развития формировалось это различие.

Сам мозг почти никогда не сохраняется в ископаемом состоянии, но о его размере, форме и отчасти структуре (относительном развитии разных участков) можно судить по эндокрану — слепку внутренней части черепной коробки. Авторы использовали сложную методику математического описания формы мозга, основанную на анализе взаимного расположения нескольких десятков «опорных точек», которые можно найти на эндокране человекообразных. Эта методика позволяет сравнивать форму эндокрана разных видов на разных стадиях развития, абстрагируясь от абсолютного размера мозга.

Сначала авторы применили эту методику к томограммам черепов 58 современных людей и 60 шимпанзе разного возраста, включая 7 новорожденных особей каждого вида. Выяснилось, что ключевые различия в характере изменения формы мозга с возрастом наблюдаются на первом году жизни. У современного человека в этот период происходит «глобуляризация» (то есть мозг становится более округлым) за счет ускоренного разрастания теменных и височных областей, а также мозжечка. В результате свод человеческого черепа приобретает характерную выпуклую, куполообразную форму. У шимпанзе «фаза глобуляризации» отсутствует (S. Neubauer et al., 2010. Endocranial shape changes during growth in chimpanzees and humans: A morphometric analysis of unique and shared aspects).

Затем авторы сравнили возрастные изменения формы мозга у современных людей и неандертальцев. Они использовали реконструкции эндокранов 9 неандертальцев: одного новорожденного (пещера Le Moustier 2; см.: B. Maureille, 2002. Anthropology: A lost Neanderthal neonate found), одного годовалого ребенка (пещера Pech-de-l’Azé; см. : М. Soressi et al., 2007. The Pech-de-l’Azé I Neandertal child: ESR, uranium-series, and AMS ¹⁴C dating of its MTA type B context), двух детей постарше (пещера Roc de Marsal и деревня Engis), подростка (пещера Le Moustier 1) и четверых взрослых.

Анализ показал, что новорожденные неандертальцы и сапиенсы очень похожи друг на друга как по размеру мозга, так и по его форме. Однако в период от рождения до появления первых молочных зубов мозг наших ближайших ископаемых родственников рос совсем не так, как у нас (см. рисунок). Ничего похожего на «фазу глобуляризации», характерную для маленьких сапиенсов, у неандертальских младенцев не наблюдалось. В итоге у взрослых неандертальцев мозг оставался удлиненным, а крыша черепа не приобретала характерных для сапиенсов куполообразных очертаний.

Конечно, до тех пор, пока известен только один череп новорожденного неандертальца и один — годовалого, полученные выводы нельзя считать абсолютно надежными и окончательными. Впрочем, авторы предприняли попытку уменьшить зависимость выводов от крошечной выборки неандертальских младенцев. Исходя из известной траектории изменения формы мозга у сапиенсов, а также из известной формы мозга взрослых неандертальцев, они рассчитали, как должен был бы выглядеть мозг новорожденных неандертальцев, если бы их развитие шло по той же траектории, что и у нас. В итоге получилось совершенно нереальное существо с чрезвычайно вытянутой головой, имеющее мало общего с новорожденными сапиенсами и с черепами Le Moustier 2 и Pech-de-l’Azé. Авторы также рассчитали, что получилось бы из новорожденных сапиенсов, если бы их мозг развивался по «неандертальской» траектории. Результат такого моделирования оказался очень похожим на типичного взрослого неандертальца.

По-видимому, отсутствие фазы глобуляризации — это плезиоморфный (то есть древний, исходный, примитивный) признак человекообразных. Вероятно, он был характерен для общего предка человека и шимпанзе, а также для всех ископаемых гоминид, включая неандертальцев. Округлая форма мозга и быстрое разрастание теменных и височных областей сразу после рождения — это апоморфная (то есть эволюционно новая, продвинутая) черта сапиенсов.

Не исключено, что приобретение данной апоморфии было связано с существенными функциональными изменениями мозга, например с усложнением механизмов интеграции сенсорной информации и формирования мысленных моделей окружающего мира. Говоря упрощенно, новые данные косвенно свидетельствуют в пользу того, что разум неандертальцев мог существенно отличаться от нашего. Если при этом учесть, что в прямой конкуренции с сапиенсами на территории Европы неандертальцы, как известно, оказались в проигрыше, то напрашивается предположение, что модели мира, создаваемые мозгом сапиенсов, были практичнее, то есть позволяли делать более точные предсказания. Кроме того, полученные результаты подкрепляют точку зрения, согласно которой очень крупный мозг был приобретен сапиенсами и неандертальцами в результате параллельной эволюции, а не унаследован от общего предка (который, очевидно, относился к поздним архантропам или H. heidelbergensis в широком смысле).

Источники:
1) Philipp Gunz, Simon Neubauer, Bruno Maureille, Jean-Jacques Hublin. Brain development after birth differs between Neanderthals and modern humans // Current Biology. 2010. V. 20. P. R921–R922.
2) Simon Neubauer, Philipp Gunz, Jean-Jacques Hublin. Endocranial shape changes during growth in chimpanzees and humans: A morphometric analysis of unique and shared aspects // Journal of Human Evolution. 2010. V. 59. P. 555–566.
3) Ann Gibbons. Neandertal Brain Growth Shows A Head Start for Moderns // Science. 2010. V. 330. P. 900–901.

Александр Марков

Мозг современных людей и мозг неандертальцев развиваются по-разному

01.08.2022 09:55

1757

Добавить в закладки

Ученые из Германии обнаружили, что стволовые клетки в развивающемся мозге современных людей дольше делятся и совершают меньше ошибок при распределении своих хромосом по дочерним клеткам по сравнению с клетками неандертальцев, сообщает Институт молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка. Результаты исследования появились в журнале Science Advances.

После того как предки современного человека отделились от предков неандертальцев и денисовцев, у них изменились около сотни аминокислот – строительных блоков белков в клетках и тканях. Эти изменения распространились почти на всех современных людей, но их биологическое значение в значительной степени неизвестно. Однако шесть из этих аминокислотных замен произошли в трех белках, играющих ключевую роль в распределении хромосом, носителей генетической информации, между двумя дочерними клетками во время клеточного деления.

Чтобы исследовать значение этих шести изменений для развития неокортекса (новых областей коры головного мозга), ученые использовали мышей в качестве модели развивающегося мозга современного человека. У мышей такие же шесть аминокислот, как у неандертальцев – и ученые внесли изменения в клетки мышей, чтобы они стали похожи на клетки современного человека. В результате обнаружилось, что три аминокислоты в «человеческой модели» в двух белках вызывают более длительную метафазу – фазу, в которой хромосомы готовятся к клеточному делению, – и это сокращает число ошибок, которые могут возникнуть, когда хромосомы распределяются между дочерними клетками нервных стволовых клеток.  

Затем исследователи ввели наследственные аминокислоты неандертальца в органоиды человеческого мозга — миниатюрные органоподобные структуры, которые можно выращивать из стволовых клеток человека в лаборатории и которые имитируют аспекты раннего развития человеческого мозга. В этом случае метафаза стала короче, а ошибок в распределении хромосом – больше. По словам авторов работы, это показывает, что три замены аминокислот современного человека в белках, известных как KIF18a и KNL1, ответственны за меньшее количество ошибок в распределении хромосом – по сравнению с моделями неандертальцев и шимпанзе.

«Наше исследование предполагает, что некоторые аспекты эволюции и функционирования мозга современного человека могут не зависеть от размера мозга, поскольку у неандертальцев и современных людей мозг одинакового размера. Полученные данные также свидетельствуют о том, что хромосомные ошибки могли больше повлиять на работу мозга неандертальцев, чем у современных людей», — заключает Виланд Хаттнер, один из руководителей исследования. И добавляет, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, влияет ли снижение частоты ошибок на черты современного человека, связанные с работой мозга. 

[Фото: Felipe Mora-Bermúdez / MPI-CBG]

Автор Татьяна Матвеева

аминокислоты
деление клеток
неандертальцы
современный человек
стволовые клетки
хромосомы

Источник:
www.mpi-cbg.de

Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

НАУКА ДЕТЯМ

Россия-1 о лауреатах Нобелевской премии по физике 2022

21:45 / Физика

Профессор Сергей Кулик о Нобелевской премии по физике за 2022 год

20:00 / Наука и общество, Физика

В Институте космических исследований РАН прошел День космической науки

18:00 / Астрономия, Астрофизика, Космология, Космонавтика

Ученым вручили премии Правительства РФ в области образования

17:45 / Наука и общество, Образование

Лекторий и мастер-классы РНФ в Зарядье на Фестивале НАУКА 0+

17:30 / Наука и общество

В зоологическом музее МГУ появились очень редкие трихоплаксы

15:49 / Биология, География, Науки о земле

В Салехарде стартовало мероприятие-спутник Конгресса молодых ученых

14:37 / Наука и общество

Ученые выяснили вкусовые предпочтения азиатского морского окуня

13:30 / Биология

Нобелевскую премию по физике 2022 присудили за новаторство в квантовой информатике

13:15 / Наука и общество, Физика

Обнаружить раковую опухоль поможет фотопротеин гребневика

12:30 / Биология, Медицина

Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. «Очевиднное — невероятное» эфир 10.05.2008

04.03.2019

Памяти великого ученого. Нанотехнологии. «Очевидное — невероятное» эфир 3.08.2002

04.03.2019

Вспоминая Сергея Петровича Капицу

14.02.2017

Смотреть все

Мозг современного человека обогнал мозг неандертальца по количеству нейронов благодаря всего одной мутации

Биология
Антропология
Антропогенез

21:00
08 Сен. 2022

Сложность
4.5

Pinson et. al. / Science, 2022

Мутация, которая отличает белок TKTL1 у современного человека и неандертальца, действительно увеличивает количество клеток-предшественниц нейронов и стимулирует их развитие в нервные клетки, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science. Такой эффект мутации удалось показать на мозге эмбрионов мышей, а также на искусственно выращенных мини-мозгах человека. Исследователи предполагают, что он связан со стимуляцией синтеза жирных кислот, которые клетки-предшественницы используют для образования отростков.

Считается, что появление разума и улучшение когнитивных способностей в процессе эволюции основано на развитии неокортекса — основной части коры полушарий человека. У зародышей эта ткань развивается из клеток-нейропредшественников. Среди них есть те, что производят транскетолазоподобный белок 1 — или TKTL1. К таким, например, относятся клетки базальной радиальной глии — из-за эффективности деления их считают главным источником нейронов неокортекса.

Сам по себе белок TKTL1 довольно зауряден — это один из многих ферментов, участвующих в метаболизме глюкозы в клетках. Интереснее всего то, что последовательности этого белка у современного человека и неандертальца практически идентичны, их отличает лишь одна аминокислотная замена — лизина на аргинин. Вкупе с тем, что белок работает в клетках-предшественниках неокортекса, этот факт позволяет предположить ключевую роль белка в эволюции современного человека.

Немецкие исследователи из Института Макса Планка под руководством Аннелин Пинсон проверили эту гипотезу при помощи экспериментов. Прежде всего, аминокислотную замену было решено исследовать на мышах. У этих животных в клетках неокортекса в норме не работает ген TKTL1, поэтому ученые добавили каждый из его исследуемых вариантов — неандертальский и современного человека — в эмбрионы разных мышей искусственно. Через пару дней биологи посчитали количество нейропредшественников в неокортексе эмбрионов.

Оказалось, ген повлиял только на один тип клеток — базальную радиальную глию, которую считают главной предшественницей клеток коры полушарий. Количество этих клеток после введения человеческого варианта оказалось гораздо выше, чем после введения варианта неандертальцев (p < 0,001). Кроме того, мутация повысила эффективность развития риадиальной глии в нейроны.

К сожалению, этичного способа провести аналогичные эксперименты с человеком не существует, но биологи нашли другой путь — они проверили свою гипотезу на мини-мозгах. Чтобы получить эти органоиды, исследователи использовали эмбриональные стволовые клетки человека. В них они отредактировали человеческий TKTL1 в неандертальский — обратно заменили аргинин на лизин. После культивации стволовые клетки развивались в церебральные органоиды — структуры, напоминающие мозг в миниатюре. В «неандертальских» органоидах действительно наблюдалось снижение количества как клеток радиальной глии в субвентрикулярной зоне, так и самих нейронов (p < 0,0001).

Кроме того, биологи попытались разобраться в метаболическом механизме, по которому новый вариант белка влияет на количество нейропредшественников. Для этого они проверили, как подавление пентозофосфатного пути (цикла окисления глюкозы) и пути синтеза жирных кислот влияет на эффект мутации. Оказалось, оба пути необходимы, чтобы мутация увеличивала количество клеток радиальной глии. Авторы предполагают, что мутация провоцирует синтез мембранных липидов с одним из типов жирных кислот, что помогает образованию отростков у этих клеток, и, следовательно, увеличивает их количество.

От редактора

В изначальной версии заголовка утверждалось, что мутация hTKTL1 помогла неандертальцам увеличить количество нейронов коры. Это не совсем верно, поскольку речь о возникновении такой мутации у неандертальцев в статье не идет. Напротив, авторы сравнивают генетические варианты двух параллельных эволюционных линий — неандертальцев и современного человека — и делают вывод о причинах эволюционного успеха последнего. Заметка исправлена.

Поделиться

Чтобы исследовать процесс эволюционного перехода к современному человеку, биологи продолжают изучать геномы архаичных людей по их останкам. Недавно, например, впервые просеквенировали геном неандертальца в России. Древнюю ДНК удалось достать из молочного зуба девочки пяти-шести лет, который нашли в Мезмайской пещере.

Анна Муравьева

У неандертальцев могло быть меньше нейронов в неокортексе, чем у людей современного типа — PCR News

Продолжаются споры о том, каковы были умственные способности неандертальцев. Их мозг был не меньше нашего, однако когнитивные способности зависят не только от размера мозга, но также от количества нейронов, и от клеточной архитектуры неокортекса (новой коры) — структуры мозга, которая отвечает за высшие нервные функции. Неокортекс человека содержит примерно вдвое больше нейронов, чем у шимпанзе и бонобо.

Новое исследование указывает на возможное преимущество современного человека перед неандертальцами. Работу выполнила группа Виланда Хаттнера, одного из директоров-основателей Института молекулярной клеточной биологии и генетики Макса Планка (MPI-CBG) в сотрудничестве со Сванте Паабо, директором Института эволюционной антропологии Макса Планка, Паулиной Вимбергер из Университетской клиники Дрездена и их коллегами.

Фермент TKTL1 (транскетолазоподобный белок 1) у людей современного типа содержит аргинин в положении 317, а у неандертальца, судя по геномным данным, в этой позиции был лизин, как и у современных человекообразных обезьян. Это одна из немногих «неандертальских» замен, которые практически не встречаются у современных людей. А значит, различие между человеческим и неандертальским вариантами белка (авторы работы обозначили их modern human TKTL1, или hTKTL1, и archaic TKTL1, aTKTL1) может оказаться важным.

TKTL1 экспрессируется в клетках-предшественниках неокортекса эмбриона человека, причем его экспрессия наиболее высока в клетках-предшественниках лобной доли. У млекопитающих охарактеризованы два типа так называемых базальных клеток-предшественников. Клетки базальной радиальной глии генерируют большую часть нейронов в развивающемся неокортексе приматов и других животных с хорошо развитым мозгом (например, хорьков). А у мышей клетки-предшественники нейронов представлены в основном базальной промежуточной глией — эти клетки делятся один раз, образуя два нейрона, в отличие от базальных радиальных клеток, которые могут производить много нейронов. Таким образом, базальная радиальная глия обеспечивает активный рост коры мозга.

Исследователи сравнили, как действуют hTKTL1 и aTKTL1 на нейрогенез. Для этого они ввели плазмиду с геном того или другого варианта белка в неокортекс эмбрионов мышей, проведя электропорацию внутриутробно. Число базальных радиальных глиальных клеток увеличилось под воздействием современного варианта TKTL1 (интересно, что при этом на базальную промежуточную глию он не повлиял). Неандертальский вариант такого эффекта не вызвал. Как следствие, мозг эмбрионов мышей, получивших «современный» вариант TKTL1, содержал больше нейронов. Аналогичное действие наблюдалось на развивающемся мозге хорьков. Нокаут гена TKTL1 в ткани неокортекса плода человека ex vivo тоже снизил количество клеток базальной радиальной глии.

Исследователи также провели эксперименты на органоидах — миниатюрных трехмерных структурах, имитирующих ткань человеческого мозга, которые выращивают из стволовых клеток человека. Геном стволовых клеток отредактировали таким образом, что аргинин в TKTL1 заменился на лизин. Эти мини-мозги тоже содержали меньше клеток базальной радиальной глии.

«Мы обнаружили, что с аминокислотой неандертальского типа в TKTL1 производилось меньше базальных радиальных глиальных клеток, чем с белком современного типа, и, как следствие, меньше нейронов, — говорит первый автор работы Аннелин Пинсон. — Хотя мы не знаем, сколько нейронов было в мозгу неандертальца, мы можем предположить, что у современных людей нейронов в лобной доле больше».

Исследователи обнаружили, что действие hTKTL1 основано на изменениях в метаболизме, в частности, на стимуляции пентозофосфатного пути, за которым следует усиленный синтез жирных кислот. Ингибирование пентозофосфатного пути подавляло эффект человеческого TKTL1 в экспериментах на мышах и снижало количество клеток-предшественников в тканях неокортекса эмбриона. Авторы предполагают, что TKTL1 активирует синтез мембранных липидов, необходимых для роста базальных радиальных глиальных клеток, тем самым стимулирует их пролиферацию и, следовательно, увеличивает продукцию нейронов.

«Заманчиво предположить, что это способствовало развитию когнитивных способностей современного человека, связанных с лобными долями», — резюмирует Виланд Хаттнер, руководивший исследованием.

Авторы отмечают, что хотя размер мозга человека и неандертальца сходны, их форма различается: более округлая у нас, более вытянутая у неандертальца. Кроме того, у человека современного типа крупнее височно-теменной узел — область коры, которая отвечает за интегрирование и обработку разных типов информации и, возможно, за самоосознание. Возможно, эти различия сформировала высокая активность hTKTL1, которая вызвала экспансию фронтальной коры.

Уникальная для человека мутация отличает его от шимпанзе и неандертальцев

Ключевая мутация отличает наш мозг от мозга неандертальцев и денисовцев

Гены самоконтроля и самоанализа повышали креативность Homo sapiens в процессе эволюции

Мозг неандертальца был чуть меньше нашего.

Неандертальцы, которые были

Ученые выявили существенные отличия в развитии мозга человека разумного и неандертальца, которые, возможно, отчасти объясняют эволюционный успех Homo sapiens
. Статья исследователей из института эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге опубликована в журнале Current Biology
. Коротко итоги работы приведены в пресс-релизе института.

Размер мозга неандертальцев не очень сильно отличается от мозга H. sapiens
, кроме того, в последнее время появилось большое количество свидетельств того, что H. neanderthalensis
умели изготавливать достаточно «хитрые» орудия труда, которые по сложности были сравнимы с орудиями человека разумного.

У H. sapiens
интеллектуальные возможности зависят не только от размеров мозга, но также и от его организации. Авторы новой работы изучали строение мозга неандертальцев, анализируя кости черепа — хотя мягкие ткани мозга не сохраняются в течение долгого времени, они оставляют отчетливый след на внутренней стороне черепной коробки. Ученые сравнили такие следы, оставшиеся на костях черепа ребенка неандертальца младше одного года и на черепе взрослого H. neanderthalensis
. На основании полученных данных авторы смогли смоделировать динамику развития различных отделов мозга по мере взросления неандертальцев.

Оказалось, что в первые месяцы после рождения форма мозга у представителей двух видов рода Homo
приблизительно одинакова. Но потом у человека разумного теменной и височный отделы начинают преимущественно увеличиваться в размерах, в то время как у неандертальцев такого выборочного роста не происходило.

Ученые отмечают, что у людей с дефектами в этих двух отделах нарушены навыки социального общения и речи. Этот факт косвенно указывает, что неандертальцы не могли развить эти умения, необходимые для построения сложных обществ, в той же мере, что и H. sapiens
.

Для того чтобы компенсировать малое количество изученных останков неандертальцев, авторы разработали компьютерную модель развития мозга H. sapiens
, у которого не происходит преимущественного увеличения теменного и височного отделов. Итоговая структура мозга в этом случае практически не отличалась от мозга неандертальца, уточняет портал ScienceNOW.

Недавно ученые из института эволюционной антропологии Макса Планка расшифровали геном неандертальца. Его предварительный анализ и сравнение с геномом человека разумного показали, что эти виды . Кроме того, в последнее время было обнаружено множество доказательств того, что H. sapiens
заводили детей и с другими представителями рода Homo
. Подробнее об этом можно прочитать .

Неандертальцы — это некое альтернативное человечество, люди, жившие в Европе и Западной Азии (на территории Ближнего Востока до Средней Азии, Алтая включительно), которые развивались сравнительно изолированно и независимо на протяжении сотен тысяч лет, без каких-то особых связей с другими человечествами, которые в это же время существовали в других местах. Наши предки в это время жили в Африке, в Восточной Азии, а Европа и Западная Азия были территориями неандертальцев.

1

Неандертальцы появились из своих предков H
omo

heidelbergensis
плавно и постепенно. Они могут считаться единственными суперкоренными европейцами. Предки неандертальцев первыми заселили Европу и на протяжении всех последующих столетий, тысячелетий и сотен тысячелетий существовали там. за это время создали свои уникальные культуры: это мустье (мустьерская культура), хотя некоторое сапиенсы тоже ею пользовались, и культура микок. У них был свой образ жизни: неандертальцы были практически хищными. И по сути это самые хищные из всех приматов, какие только есть. Сегодня самые хищные современные популяции — это эскимосы, которые существуют на Аляске, в Гренландии — которые практически питаются только мясом. Они приближаются к уровню неандертальцев.

Алексеев В. П. Гоминиды второй половины среднего и начала верхнего плейстоцена Европы // Ископаемые гоминиды и происхождение человека. Труды института этнографии АН СССР, нов. сер., т.92, М., Наука, 1966, с. 143-181.

2

Неандертальцы уникальны тем, что их объем головного мозга был такой же как у нас, а, если считать определенным образом, то даже и больше, чем у нас, в среднем. Другими словами были индивиды побольше, поменьше, но в среднем у них величина была чуть побольше, чем у нас. Однако строение мозга у них было другое, он был более приплюснутый, с уплощенными лобными долями, очень широкий, с огромной затылочной долей. Череп был довольно своеобразный: огромные надбровные дуги, большие челюсти, но при этом не выступающие вперед, затылок резко выступающий назад. Неандертальцы отличаются своей приспособленностью к очень холодным условиям жизни, поскольку они жили во времена чередования ледниковий и межледниковий. Правда, как показывают палеонтологические реконструкции, большинство неандертальцев жило все-таки в условиях более-менее теплого климата. Но тем не менее они жили в достаточно холодном климате, при том, что культура у них была довольно низкая, отчего их тело приобрело такие гипертрофированные пропорции: очень широкие плечи, широкий таз, большая бочкообразная грудная клетка, мощная мускулатура. Ну, чем ближе форма тела к шару и чем оно мускулистее, тем лучше согреваться, тем меньше потеря тепла. Опять же, современные максимально приближаются к этому варианту. Но неандертальцы были еще мощнее.

То есть неандертальцы были максимально приспособлены к своей среде обитания. Они жили, охотились тысячи лет. Причем они охотились на мамонта, шерстистых носорогов, бизонов, пещерных медведей, то есть на крупных животных.

Алексеев В. П. Палеоантропология земного шара и формирование человеческих рас. Палеолит. М., Наука, 1978, 284 с.

3

Порядка 40 тысяч лет назад неандертальцев стало резко меньше. Хотя и до этого их было немного, поскольку неандертальцы были хищники, а их никогда не бывает много. Но, тем не менее, их стало очень мало. И последние неандертальцы, насколько это известно, вымерли порядка 28 тысяч лет назад. Но вот в интервале от 40 до 28 оставались очень небольшие разрозненные группки, в основном в труднодоступных районах гор: в Пиренеях, в Альпах, на Кавказе, на Балканах, то есть в самых горных труднодоступных областях. Видимо там, куда не дошли кроманьонцы, то есть люди современного строения, сапиенсы куда уже пришли в последнюю очередь. И в этом интервале времени от 40 до 28 тысяч лет неандертальцы замещаются кроманьонцами, нашими предками, сапиенсами.

Существует несколько концепций, что стало с неандертальцами, куда они делись. Есть три основные точки зрения. Первая точка зрения, главным автором которой считается Алеш Хрдличка — американский антрополог (хотя не он это придумал, но разработал в полной мере). Эта точка зрения гласит, что неандертальцы были нашими предками, что они были некой стадией эволюции, которая постепенно менялась, эволюционировала и стала в итоге группой кроманьонцев. Но, несмотря на то, что эта точка зрения в середине XX века иногда была даже доминирующей среди антропологов, с 70-х годов XX века она не считается актуальной и в настоящее время ее никто не придерживается.

Бунак В. В. Род Homo, его возникновение и последующая эволюция. М., Наука, 1980.

4

Проблема в том, что морфологически неандертальцы уж очень сильно отличались от нас. И когда мы исследуем пещерные отложения, то видим резкую смену и по культуре, и по морфологии. У нас нет какого-то плавного перехода. То есть явно происходила смена. Возникла вторая концепция, что неандертальцы были буквально-таки истреблены кроманьонцами. Вопрос остается, как они это сделали, насильственно или нет. И никакого отношения к современному населению они не имеют. Такая точка зрения в конце XX века и в самом начале XXI века была доминирующей, но тем не менее, еще с 30-х годов XX века и в последующее время обнаруживались находки людей с промежуточными признаками, которые по части признаков вроде бы неандертальцы, а по части вроде бы кроманьонцы. Пример тому — Сен-Сезер во Франции, или Схул в Израиле, или Кафзех там же в Израиле. В этих районах они почти сапиенсы, но с неандертальскими признаками. Соответственно, возникла третья концепция, которая гласит, что неандертальцы могли все же метисироваться с современным человеком. То есть они были более-менее независимые, но какой-то генетический вклад в современное население они дали. Ну и вопрос был в том, когда и где они этот вклад дали. Эта точка зрения на самом деле существовала еще с XIX века, но вот как-то на третьих ролях она всегда была.

Вишняцкий Л. Б. Неандертальцы: история несостоявшегося человечества. Л., Нестор-История, 2010.

5

6

Есть несколько концепций, почему они исчезли. Лестно думать, что кроманьонцы как-то превосходили неандертальцев интеллектом (физической силой точно не превосходили), тем более, что культура кроманьонцев была заметно лучше, чем у неандертальцев. Неандертальцев покосили природные катаклизмы. Одним из таких глобальных катаклизмов, который не столько подкосил, сколько создал неандертальцев, было извержение вулкана Тоба на Суматре. Грандиознейшее извержение, одно из самых мощных за всю историю планеты, после которого практически на два года наступила вулканическая зима. Это произошло 73,5 тысячи лет назад. В это время неандертальцы приобрели свои гиперарктические пропорции. Но численность их заметно сократилась. И в большей степени, может быть, неандертальцев подкосили другие извержения, гораздо меньшего масштаба, порядка 40 тысяч лет назад. Ну, чуть больше, 40-42 тысячи лет назад произошедшие. Извержения так называемых Флегрейских полей в Италии и извержение Казбека на Кавказе. Очень мощные извержения, которые с интервалом в 2 тысячи лет отравили почву, воздух, воду, и тоже была вулканическая зима, но в масштабах Европы и Кавказа, после чего констатируется сокращение видов копытных животных, вымирание, скажем, бизонов, и в том числе неандертальцев. Получается, что неандертальцы на самом деле не так уж сильно уступали кроманьонцам, но им просто не повезло с местом и временем. И когда кроманьонцы в очередной раз заглянули краешком глаза в Европу, они обнаружили, что там практически никого нет и можно заселяться на пустые территории. С другой стороны, существует такая версия, что расцвет верхнего палеолита (то есть эпохи первых современных людей, кроманьонцев, порядка 40-30-20 тысяч лет назад) связан с конкуренцией кроманьонцев и неандертальцев. То есть когда они сталкивались, они начинали конкурировать и, соответственно, и те, и другие пытались обогнать друг друга. Неандертальцы оказались менее удачными. А кроманьонцы, что опять же лестно думать нам, поскольку мы потомки кроманьонцев, опередили. И неандертальцы оказались у обочины эволюционной и благополучно исчезли. А кроманьонцы их заместили.

Дробышевский С. В. Предшественники. Предки? Часть V «Палеоантропы». 2-е издание. М., издательство ЛКИ, 2010, 312 с., илл.

7

В самое последнее время, в 2010-х года, были, в частности, исследования скелета неандертальского ребенка из Мезмайской пещеры на Кавказе сделаны питерскими археологами, антропологами, которые показывают, что в мезмайской пещере на численность неандертальцев, видимо, как раз капитальнейшим образом повлияли извержения вулканов. То есть это одно из самых сильных подтверждений катастрофической гипотезы вымирания неандертальцев. С другой стороны, есть стоянки в европейском Заполярье, которые показывают, что неандертальцы жили достаточно поздно, уже после этих катастрофических извержений. Может быть, какие-то группы неандертальцев сохранялись очень поздно, когда уже вся Европа практически была занята кроманьонцами. На самом деле археологические данные по разным регионам показывают немножко разную картину. На юге Европы, может быть, было массовое вымирание (не исключено, что и первые кроманьонцы там так же благополучно вымерли), а на севере, в Сибири, например, на Алтае, некоторые группы неандертальцев могли очень долго сохраняться. В Испании известна такая ситуация с «границей Эбро»: практически в одно и то же время на северном берегу реки Эбро жили кроманьонцы, а на южном жили неандертальцы — самые последние, но в очень плохих условиях (там были эдафические — сухие, засушливые — степи). И там доживали свой век последние неандертальцы. Выявление момента существования последних неандертальцев — это сейчас самый интересный момент в этой области.

Рогинский Я. Я. Внеевропейские палеоантропы // Ископаемые гоминиды и происхождение человека. Труды института этнографии АН СССР, нов. сер., т.92, М., Наука, 1966б, сс.205-226.

Patte E. Les Neanderthaliens. Anatomie, physiologie, comparisons. Paris, Masson et Cie, 1955, 559 p.

Антропологи относят неандертальцев к древним ископаемым людям — палеоантропам, которые обитали на нашей планете во времена палеолита на территории Европы, Африки и Азии 200 — 35 тысяч лет назад. Впервые останки этих существ были найдены в 1856 году в долине Неандерталь (Германия). Именно благодаря месту находки вид получил свое название. Неандертальцев считают промежуточным звеном между архантропами и ископаемыми людьми современного физического типа. Неандертальцы были небольшого роста не выше 160 сантиметров, но имели крупный мозг до 1700 см3. Многие палеонтологи считают западноевропейских неандертальцев особой ветвью в эволюции человека, которая была тупиковой. Тем не менее, неандертальцы из Передней Азии обладали прогрессивными чертами, которые сближают их с древними людьми современного внешнего вида.

Средний рост мужчин этого вида был от 164 до 168 сантиметров, а весили они около 78 килограмм. Неандертальские женщины вырастали не более 156 сантиметров, а весили до 65 килограмм соответственно.
Объем мозга неандертальцев не превышал средний объем мозга современных людей и был около 1500-1900 см3. Череп имел длинный и низкий свод, лицо было плоским, а надбровные дуги массивными, лоб низкий и сильно скошенный назад. Челюсти были длинными и широкими, в которых находились крупные зубы, сильно выдающиеся вперед. Подбородочный выступ отсутствовал. Неандертальцы в большинстве своем были левшами, об этом говорит характер износа зубов.
Они имели более массивные тела, чем у современного человека. Грудная клетка была бочкообразной, длинный торс, но ноги относительно короткими. Ученые предполагают, что такое плотное телосложение неандертальцев являлось адаптацией к более холодному климату, т.к. в связи с уменьшением отношения поверхности тела к его объему снижается отдача организмом тепла через кожу. Кости скелета были очень прочными, что связывают с отлично развитой мускулатурой. Неандертальцы были значительно накачаней и сильнее современных людей. Кости скелета так же были значительно прочнее наших, так как они несли большой объем мышц.

Первый череп, принадлежавший неандертальцу, был найден в 1829 году в Бельгии. Второй череп был найден в 1848 году возле Английской военной базы на Гибралтаре. Но правильно смогли классифицировать эти находки только после открытия полного экземпляра скелета неандертальца в 1856 году.
По своим объемам череп неандертальца превосходил череп современного человека. Конфигурация лобовых костей была покатой и сильно скошенной назад. Глазницы были очень крупными, над ними нависали костяные выступы в виде дуг. Массивная нижняя челюсть очень мало напоминала челюсть человека, обладала обтекаемой плавной формой и не выступала вперед. Только несколько видов зубов из челюстей неандертальцев совпадали по внешнему виду с обычными зубами человека. Впервые именно господин Фухлротт решил показать столь необычный череп специалистам. Эта случайная находка из грота в научных кругах вызвала просто фурор. Череп этого существа имел значительные отличия от человеческого, но в то же время имелся и ряд схожих черт. Специалисты, исследовавшие череп невольно сделали вывод, что обнаружен далёкий предок современных людей.
Но только в 1858 году этому гипотетическому прародителю дали название Неандерталец, он прекрасно смог вписаться в новую теорию Дарвина, которая овладела научными умами в конце 19 века.
Чарльз Дарвин (1809-1882) смог создать довольно логичную и доказательную концепцию, которая утверждала, что все современные люди произошли от обезьяны в результате процессов биологической эволюции. Именно неандертальцев стали считать переходным видом между обезьяноподобными предками и людьми. Сторонники Дарвинизма считали, что неандертальцы обладали примитивным разумом, и умели создавать каменные инструменты и жить организованными общинами.

Движенья нет, сказал мудрец брадатый.
Другой смолчал и стал пред ним ходить.
Сильнее бы не мог он возразить;
Хвалили все ответ замысловатый.
Но, господа, забавный случай сей
Другой пример на память мне приводит:
Ведь каждый день пред нами солнце ходит,
Однако ж прав упрямый Галилей.
(А.С. Пушкин)

Кто же прав, господа? Упрямый наш Галилей, которому известно (sic!), что неандертальцы «не были людьми»?

Проблема в том, что многие действительно так думают. Точнее, в это верят. Спорить нет смысла, приведу лишь несколько фактов.

1. Классические неандертальцы обитали в Европе и Передней Азии около 40 тысяч лет (период 80-35 тысяч лет назад). Климатические условия были суровее, чем сейчас.
0. Современный человек существует еще только 15 тысяч лет (протянет ли 40?)

1. Объем мозга классических неандертальцев составлял порядка 1500-1800 куб.см.
0. Средний объем мозга современного человека составляет около 1400 куб. см (австралоиды 1200, европеоиды и монголоиды до 1600).
Далее я совместил реконструкции неандертальцев с портретами современных людей.

А вот и брадатые мудрецы (да вы не на ум смотрите, а на средний этаж лица!)

Сходство Норриса с неандертальцами, оказывается, отмечаю не я один (. ) .

Лет сто назад древний человек обязан был выглядеть именно так.

Современные шаблоны массовой культуры недалеко ушли от образа «обезьяночеловека». Чтобы массовый зритель узнал «пещерного жителя», надо сделать его бомжеватым: лохматым, грязным и скорчившим рожу!

Желательно вытаращить глаза: «Жуть, как боюсь энтих своих черепов!»

А черепов не надо бояться. Их надо повнимательнее рассмотреть. Вот слева направо: неандерталец — современный человек (кроманьоноид или восточный палеоевропеоид) — современный человек (австралоид) — современный человек (северный европеоид). Неандертальский череп из этого ряда выбивается, но не слишком. Отличия от австралоида заметит только наметанный глаз.

Тогда и не надо будет делать такие «диоксиновые» реконструкции…
(NB:у нас никакой политики — одна гештальт-антропология)

Вот карта находок неандертальцев. Видно, что они обитали в Европе и Передней Азии, в горных регионах с довольно суровым климатом.

В голоцене, в наше время, горные регионы Европы населяют уже не неандертальцы, а люди палеоевропейской и балкано-кавказской расы. Сильно ли они отличаются? Судите сами. Слева — реконструкция неандертальца, справа — молодой пакистанец.

Слева — представитель кавкасионского типа, справа — палеоевропейского.

Слева — современный житель Передней Азии, справа — неандертальского периода. А какие у них банданы!

По бокам — современные жители Передней Азии, в центре — классический неандерталец (музейная реконструкция).

Эту реконструкцию неандертальца мне пришлось немного доработать. Впрочем, «гражданин начальник» из него получился неважный — явно ряженый пролетарий… Все-таки высокие посты у нас чаще занимают северные европеоиды или грацильные средиземноморцы.

Череп неандертальца (справа) благообразнее, чем у австралоида, однако он архаичнее: максиллы более массивные, подбородок скошенный, лоб низкий (свои отличия имеют затылок и основание).

С австралоидами ситуация необычная. Их антропологические показатели (толщина костей, ширина зубной дуги, высота свода черепа и др.) — более «сапиентны», нежели неандертальские. Отсутствие генетического хиатуса делает их несомненными Homo sapiens recens.
Однако вид у австралоидов даже более древний, чем у неандертальцев — их гештальт ближе к Homo erectus. Как и объем мозга, который СУЩЕСТВЕННО меньше неандертальского (примерно на 30%).

Лично я к неандертальцам отношусь с уважением (хотя и без любви). И у меня есть своё, секретное представление о них.

Моя интуиция (основанная на образовании и экологических экстраполяциях) подсказывает, что неандертальцы были довольно незаурядными созданиями — как-никак европейцы! По образу жизни они схожи с арктическими аборигенами (которые в доцивилизованные времена были чуть ли не самой продвинутой группой в своей расе). У неандертальцев была развитая инструментальная и магическая культура с наличием погребений.

Классические неандертальцы — крепкая ветвь континуума человечества, прошедшая параллельными руслами собственную, довольно интенсивную эволюцию. В ходе которой неандертальцы принимали новые освежающие гены и проходили отбор. Вовсе они не вымерли, а поныне живут — причем неплохо: там, где климат и почвы едва ли не лучшие на планете. И северные европеоиды уже тысячи лет пытаются отвоевать у них хоть пядь этих территорий. Устраивают походы, стреляют, бомбят. Пока тщетно!

Неандерталец
(лат. Homo neanderthalensis

) – вымерший вид из рода Люди (лат. Homo
). Первые люди с чертами неандертальцев (протонеандертальцы) появились в Европе примерно 600 тыс. лет назад. Классические неандертальцы сформировались около 100-130 тыс. лет назад. Самые поздние останки датируются 28-33 тыс. лет назад.

Открытие

Впервые останки H. neanderthalensis
обнаружил в 1829 г. Филипп-Шарль Шмерлинг в пещерах Энжи (современная Бельгия), это был череп ребенка. В 1848 г. череп взрослого неандертальца был найден на Гибралтаре (Gibraltar 1). Естественно, ни та ни другая находки в то время не рассматривались как свидетельство существования вымершего вида людей, и в качестве останков неандертальцев их классифицировали значительно позже.

Типовой образец (голотип) вида (Neanderthal 1) был найден только в августе 1856 г. в известняковом карьере в долине Неандерталь недалеко от Дюссельдорфа (Северный Рейн-Вестфалия, Германия). Он состоит из свода черепа, двух бедренных костей, трех костей из правой руки и двух из левой, части таза, фрагментов лопатки и ребер. Учитель местной гимназии Иоганн Карл Фульрот интересовался геологией и палеонтологией. Получив останки от нашедших их рабочих, он обратил внимание на их полную фоссилизацию и геологическое положение и пришел к выводу об их значительном возрасте и важном научном значении. Затем Фульрот передал их профессору анатомии университета Бонна Герману Шаафгаузену. В июне 1857 г. было объявлено об открытии, это произошло за 2 года до публикации работы Ч. Дарвина «Происхождение видов». В 1864 г. по предложению англо-ирландского геолога Уильяма Кинга новый вид был назван в честь места своего открытия. В 1867 г. Эрнст Геккель предложил название Homo stupidus
(т.е. Человек глупый), однако в соответствии с правилами номенклатуры приоритет остался за названием Кинга.

В 1880 г. в Чехии была найдена челюсть ребенка H. neanderthalensis
вместе с инструментами мустьерского периода и костями вымерших животных. В 1886 г. превосходно сохранившиеся скелеты мужчины и женщины были найдены в Бельгии на глубине около 5 м, также вместе с многочисленными мустьерскими инструментами. Впоследствии останки неандертальцев были обнаружены и в других местах на территории современных России, Хорватии, Италии, Испании, Португалии, Ирана, Узбекистана, Израиля и других стран. К настоящему времени найдены останки более чем 400 неандертальцев.

Статус неандертальца как неизвестной ранее разновидности древнего человека установился далеко не сразу. Многие видные ученые того времени не признавали его в таком качестве. Так, выдающийся немецкий ученый Рудольф Вирхов отвергал тезис о «примитивном человеке» и считал череп неандертальца всего лишь патологически измененным черепом современного человека. А врач и анатом Франц Майер, изучив строение таза и нижних конечностей, выдвинул гипотезу о том, что останки принадлежали человеку, который значительную часть жизни провел верхом на лошади. Он предположил, что это мог быть русский казак эпохи наполеоновских войн.

Классификация

Практически с момента открытия ученые дискутируют о статусе неандертальцев. Часть из них придерживается мнения, что неандерталец является не самостоятельным видом, а лишь подвидом современного человека (лат. Homo sapiens neanderthalensis
). В значительной мере это происходит вследствие отсутствия четкого определения вида. Одним из признаков вида можно назвать репродуктивную изоляцию, а генетические исследования говорят о том, что неандертальцы и современные люди скрещивались. С одной стороны это поддерживает точку зрения о статусе неандертальцев как подвида современного человека. Но с другой стороны существуют документированные примеры межвидового скрещивания, в результате которых появлялось фертильное потомство, поэтому данный признак нельзя признать определяющим. В то же время изучение ДНК и морфологические исследования показывают, что неандертальцы все же являются самостоятельным видом.

Происхождение

Сравнение ДНК современного человека и H. neanderthalensis
показывает, что они произошли от общего предка, разделившись около по разным оценкам от 350-400 до 500 и даже 800 тыс. лет назад. Вероятным предком обоих этих видов является человек гейдельбергский . Причем неандертальцы произошли от европейской популяции H. heidelbergensis
, а современный человек – от африканской и гораздо позднее.

Анатомия и морфология

Мужчины данного вида имели средний рост 164-168 см, вес около 78 кг, женщины – 152-156 см и 66 кг соответственно. Объем мозга 1500-1900 см 3 , что превышает средний объем мозга современного человека.

Свод черепа низкий, но длинный, лицо плоское с массивными надбровными дугами, лоб низкий и сильно наклоненный назад. Челюсти длинные и широкие с крупными зубами, выдающиеся вперед, но при этом без подбородочного выступа. Судя по износу зубов, неандертальцы были правшами.

Телосложение их было более массивным, чем у современного человека. Грудная клетка бочкообразная, торс длинный, а ноги относительно короткие. Предположительно, плотное телосложение неандертальцев является приспособлением к холодному климату, т.к. в связи с уменьшением отношения поверхности тела к его объему снижаются потери организмом тепла через кожу. Кости очень прочные, это связано с сильно развитой мускулатурой. Средний неандерталец был значительно сильнее современного человека.

Геном

Ранние исследования генома H. neanderthalensis
были сконцентрированы на исследованиях митохондриальной ДНК (мДНК). Т.к. мДНК в нормальных условиях наследуется строго по материнской линии и содержит значительно меньшее количество информации (16569 нуклеотидов против ~3 млрд. в ядерной ДНК), то значение таких исследований было не слишком велико.

В 2006 г. Институт эволюционной антропологии Макса Планка и компания 454 Life Sciences объявили о том, что в течение нескольких следующих лет будет проводиться секвенирование генома неандертальцев. В мае 2010 г. были опубликованы предварительные результаты этой работы. В ходе исследований было выяснено, что неандертальцы и современные люди могли скрещиваться, и каждый ныне живущий человек (кроме африканцев) несет в себе от 1 до 4 процентов генов H. neanderthalensis
. Секвенирование полного генома неандертальца было завершено в 2013 г., его результаты опубликованы в журнале Nature 18 декабря 2013 г.

Ареал обитания

Ископаемые останки неандертальцев были обнаружены на значительной территории Евразии, которая включает в себя такие современные страны как Великобритания, Португалия, Испания, Италия, Германия, Хорватия, Чехия, Израиль, Иран, Украина, Россия, Узбекистан. Самой восточной находкой являются останки, обнаруженные в горах Алтая (Южная Сибирь).

Однако следует учесть, что значительная часть периода существования данного вида пришлась на последнее оледенение, которое могло уничтожить свидетельства обитания неандертальцев в более северных широтах.

В Африке следов H. neanderthalensis
до сих пор не обнаружено. Вероятно, это объясняется адаптацией к холодному климату как их самих, так и животных, составлявших основу их рациона.

Поведение

Данные археологических исследований показывают, что неандертальцы проводили большую часть жизни в маленьких группах по 5-50 человек. Стариков среди них почти не было, т.к. большая часть не доживала до 35 лет, однако отдельные особи доживали и до 50. Существует масса свидетельств заботы неандертальцев друг о друге. Среди изученных встречаются скелеты, имеющие следы вылеченных травм и заболеваний, следовательно, во время излечения соплеменники кормили и защищали раненых и больных. Есть свидетельства того, что умерших хоронили, причем в могилах иногда встречаются погребальные приношения.

Считается, что неандертальцы редко встречали чужаков на своей небольшой территории или сами покидали ее. Хотя иногда встречаются находки изделий из высококачественного камня, источники которого находятся на расстоянии более 100 км, их недостаточно для того, чтобы прийти к выводу о наличии торговли или хотя бы регулярных контактов с другими группами.

H. neanderthalensis
широко применяли различные каменные инструменты. Однако на протяжении сотен тысяч лет технологии их изготовления менялись очень мало. Кроме очевидного предположения о том, что неандертальцы, несмотря на свой большой мозг, были не слишком умны, существует и альтернативная гипотеза. Она заключается в том, что в связи с малочисленностью неандертальцев (а их численность никогда не превышала 100 тысяч особей) вероятность инноваций была невелика. Большая часть каменных инструментов неандертальцев принадлежит к мустьерской культуре . Некоторые из них очень острые. Есть свидетельства использования деревянных инструментов, однако сами они до наших дней практически не дошли.

Неандертальцы использовали различные виды оружия, в том числе копья. Но скорее всего они использовались только в ближнем бою, а не для метания. Косвенно это подтверждается и большим количеством скелетов со следами травм, нанесенных крупными животными, на которых неандертальцы охотились и которые составляли основную часть их рациона.

Ранее считалось, что H. neanderthalensis
питались исключительно мясом крупных наземных млекопитающих, таких как мамонты, зубры, олени и т.п. Тем не менее, более поздние находки показали, что пищей служили также мелкие животные и некоторые растения. А на юге Испании обнаружены и следы того, что неандертальцы питались морскими млекопитающими, рыбой и моллюсками. Однако, несмотря на разнообразие источников пищи, добыча ее в достаточном количестве часто являлась проблемой. Доказательством этого служат скелеты с признаками заболеваний, вызываемых недоеданием.

Предполагается, что неандертальцы уже в значительной мере владели речью. Косвенно об этом свидетельствуют производство сложных инструментов и охота на крупных животных, требующие общения для обучения и взаимодействия. Кроме того есть анатомические и генетические свидетельства: строение подъязычной и затылочной костей, подъязычного нерва, наличие гена, отвечающего за речь у современного человека.

Гипотезы исчезновения

Существует несколько гипотез, объясняющих исчезновение данного вида, которые можно разделить на 2 группы: связанные с появлением и распространением современного человека и с другими причинами.

Согласно современным представлениям, современный человек, появившись в Африке, постепенно стал распространяться на север, где к этому времени был широко распространен неандерталец. Оба этих вида сосуществовали на протяжении многих тысячелетий, но в конечном итоге неандерталец был полностью вытеснен современным человеком.

Существует также гипотеза, связывающая исчезновение неандертальцев с изменением климата, вызванным извержением крупного вулкана около 40 тыс. лет назад. Это изменение привело к уменьшению количества растительности и численности крупных растительноядных животных, питавшихся растительностью и в свою очередь являвшихся пищей неандертальцев. Соответственно, недостаток пищи привел к вымиранию и самих H. neanderthalensis
.

Выявлены различия в мозге человека и неандертальца

Подпишитесь на информационный бюллетень CNN по теории чудес. Исследуйте вселенную, получая новости об удивительных открытиях, научных достижениях и многом другом .

Си-Эн-Эн
—

Изучая окаменелые черепа, ученые знают, что размер мозга неандертальца был таким же, если не чуть больше, чем у современного человека. Однако исследователи мало знали о развитии мозга неандертальца, потому что мягкие ткани плохо сохранились в летописи окаменелостей.

Теперь интригующее исследование, опубликованное 8 сентября, выявило потенциальную разницу, которая, возможно, дала современным людям, или Homo sapiens, когнитивное преимущество перед неандертальцами, гоминидами каменного века, которые жили в Европе и некоторых частях Азии, прежде чем вымерли около 40 000 лет назад. .

Ученые из Института молекулярной клеточной биологии и генетики Макса Планка в Дрездене, Германия, заявили, что они выявили генетическую мутацию, которая вызвала более быстрое создание нейронов в мозгу человека разумного. Неандертальский вариант рассматриваемого гена, известный как TKTL1, отличается от современного человеческого варианта одной аминокислотой.

«Мы идентифицировали ген, который делает нас людьми», — сказал автор исследования Виланд Хаттнер, профессор и почетный директор института.

Когда две версии гена были введены в эмбрионы мышей, исследовательская группа обнаружила, что современный человеческий вариант гена привел к увеличению определенного типа… клеток, которые создают нейроны в области неокортекса мозга. Ученые также протестировали два варианта гена на эмбрионах хорьков и выращенной в лаборатории ткани мозга, сделанной из стволовых клеток человека, называемых органоидами, с аналогичными результатами.

Команда пришла к выводу, что эта способность производить больше нейронов, вероятно, дала Homo sapiens когнитивное преимущество, не связанное с общим размером мозга, предполагая, что у современных людей «больше неокортекса для работы, чем у древних неандертальцев», согласно исследованию, опубликованному в журнале Science. .

Художественное впечатление от Tebo1. В детстве этому человеку ампутировали нижнюю часть левой ноги, и он дожил до ранней взрослой жизни в художественном сообществе 31 000 лет назад на Борнео. Авторы и права: Хосе Гарсия (Garciartist) и Университет Гриффита. (д-р Тим Мэлони, Университет Гриффита)

Хосе Гарсия/Университет Гриффита

Новое открытие предполагает, что люди каменного века неожиданно продвинулись в области медицины

cms.cnn.com/_components/paragraph/instances/paragraph_C4D0BAE0-F176-9135-C690-3217A69F11C3@published» data-editable=»text» data-component-name=»paragraph»>
«Это показывает нам, что, хотя мы не знаем, сколько нейронов было в мозгу неандертальца, мы можем предположить, что у современных людей больше нейронов в лобной доле мозга, где активность TKTL1 самая высокая, чем у неандертальцев», — пояснил Хаттнер.

«Велась дискуссия о том, была ли лобная доля неандертальцев такой же большой, как у современных людей», — добавил он.

«Но нам это не нужно, потому что (из этого исследования) мы знаем, что у современных людей должно быть больше нейронов в лобной доле … и мы думаем, что это преимущество для когнитивных способностей».

Алиссон Муотри, профессор и директор Программы стволовых клеток и Центра археализации в Калифорнийском университете в Сан-Диего, говорит, что, хотя эксперименты на животных выявили «довольно разительную разницу» в производстве нейронов, в органоидах эта разница была более тонкой. Он не участвовал в расследовании.

«Это было сделано только на одной клеточной линии, и, поскольку у нас есть огромная изменчивость с этим протоколом органоидов мозга, было бы идеально повторить эксперименты со второй клеточной линией», — сказал он по электронной почте.

Также возможно, что архаичная версия гена TKTL1 не была уникальной для неандертальцев, отметил Муотри. Большинство геномных баз данных сосредоточены на западноевропейцах, и вполне возможно, что человеческое население в других частях мира может иметь неандертальскую версию этого гена.

«Я думаю, что довольно преждевременно предлагать различия между неандертальским и современным человеческим познанием», — сказал он.

Череп Homo Neanderthalensis, археологический музей, Херес-де-ла-Фронтера, провинция Кадис, Испания.\

Geography Photos/Universal Images Group/Getty Images

Как ДНК неандертальца влияет на здоровье человека, в том числе на риск заражения Covid-19

Археологические находки последних лет показали, что неандертальцы были более изощренными, чем можно было бы предположить в поп-культуре, изображающей грубых пещерных людей. Наши древние родственники умели выживать в холодном и теплом климате и пользовались сложными орудиями. Они также плели пряжу, плавали и занимались искусством.

Соавтор исследования и генетик Сванте Паабо, директор Института эволюционной антропологии им. Макса Планка в Лейпциге, Германия, впервые попытался извлечь, секвенировать и проанализировать древнюю ДНК из костей неандертальцев.

Его работа привела к открытию в 2010 году, что ранние люди скрещивались с неандертальцами. Впоследствии ученые сравнили геном неандертальца с генетическими записями современных людей, чтобы увидеть, как наши гены перекрываются и различаются: TKTL1 — лишь одно из десятков идентифицированных генетических различий, в то время как некоторые общие гены могут иметь значение для здоровья человека.

Неандертальские ключи к эволюции мозга у людей

Анатомически современных людей можно отличить от неандертальцев (слева) по их менее удлиненному шаровидному черепу (справа). Предоставлено: Филипп Гунц (CC BY-NC-ND 4.0)

В чашках Петри Калифорнийского университета в Сан-Диего скромные белые скопления клеток вырастают в миниатюрные копии развивающегося мозга. Это мозговые органоиды — упрощенные модели мозга, состоящие из сотен тысяч до нескольких миллионов клеток. Органоиды мозга, созданные из клеток человека, хотя и крошечные по сравнению даже с мозгом плода, в них отсутствуют кровеносные сосуды и определенные типы клеток, уже доказали свою ценность. Например, во время вспышки вируса Зика в Бразилии в 2015 году исследователи использовали органоиды головного мозга, чтобы показать, что вирус вызывает микроцефалию 9.0060 1 , размер головы меньше нормального у детей, матери которых заразились вирусом Зика во время беременности. Но органоиды, растущие в лаборатории Алиссона Муотри, отличаются от тех, что появились раньше. В своем стремлении понять эволюцию мозга Муотри сконструировал органоиды мозга, чтобы они несли вариант гена, обнаруженного у наших ближайших вымерших родственников — неандертальцев.

Часть перспективы природы: мозг

С момента публикации проекта генома неандертальца ² В 2010 году исследователи узнали, что неандертальцы скрещивались с анатомически современными людьми. «Десять лет назад я учил, что инбридинга было мало или совсем не было, а теперь мы знаем, что он был довольно частым», — говорит Филипп Гунц, палеоантрополог из Института эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге, Германия. Теперь ученые могут отслеживать варианты генов неандертальцев у современных людей и, в сочетании с анализом сохранившихся останков, точно определять гены и процессы развития, которые изменились у людей с тех пор, как два вида разошлись. Эффект этих генетических изменений можно проверить на органоидах мозга, например, в лаборатории Муотри. Как близкие родственники, неандертальцы предлагают непревзойденную возможность раскрыть, как, вероятно, эволюционировали современные люди.

Будущее

Исследователи не могут напрямую изучать мозг неандертальцев — считается, что этот вид вымер около 40 000 лет назад, а мягкие ткани плохо окаменевают. Но по сохранившимся черепам ученые смогли сделать вывод, что у взрослых неандертальцев мозг был такого же объема, как и у современных людей, но более вытянутой и менее шаровидной формы. Выяснение того, когда это анатомическое различие становится очевидным во время развития мозга, может дать ключ к пониманию того, какие аспекты развития мозга уникальны для человека. «Мы пытаемся выяснить, что эволюционировало последним», — говорит Ганц. «Какая самая последняя инновация в нашем мозгу?»

Чтобы определить стадию развития, на которой мозг современных людей и неандертальцев начинает расходиться, Гунц и его команда использовали метод, который он разработал, будучи аспирантом, для анализа цифровых слепков внутренней части черепов или мозговых оболочек. новорожденных, младенцев и взрослых неандертальцев, а также современных людей европейского происхождения, созданных на основе компьютерной томографии. Поскольку формирование нейронов в мозге в основном завершается к моменту рождения, знание возраста, с которого форма черепа начинает различаться у двух видов, должно показать, является ли глобулярная форма мозга современного человека в основном результатом пренатального нейрогенеза или изменениями в сетях и связях, которые возникают преимущественно после рождения.

Анализ Ганца показал, что мозг новорожденного неандертальца по форме похож на мозг новорожденного ³ . «Это говорит нам о том, что большинство различий в форме мозга развились после рождения», — говорит Ганц. Он и его команда предполагают, что эта модель постнатального роста, которую он называет глобуляризацией, уникальна для развития мозга современных людей и была самой последней особенностью, возникшей в процессе эволюции.

Но более ранние анализы говорят о другом. Марсия Понсе де Лён, палеоантрополог из Цюрихского университета в Швейцарии, говорит, что предубеждения в методах реконструкции, используемых Гунцем, делают незнакомые структуры, такие как черепа новорожденных неандертальцев, более похожими на известные, такие как черепа современного человека. Используя альтернативный метод, она и ее команда обнаружили различия между черепами новорожденных неандертальцев и современных людей 9.0060 4 , и поэтому предполагают, что шаровидная форма мозга современного человека присутствует уже при рождении.

Понсе де Лён предполагает, что постнатальные изменения, описанные Ганцем как глобуляризация, происходят у всех человекообразных обезьян, кроме шимпанзе. Это поднимает вопросы о достоверности мозга шимпанзе как модели, а также о том, какие элементы развития мозга уникальны для современных людей. «Многие особенности человеческого мозга и его развития имеют глубокие эволюционные корни и общие с неандертальцами», — говорит Понсе де Леон. «Люди не так исключительны, как они себя считают».

Перекресток изменений

Независимо от того, когда проявятся различия, разные черепные коробки взрослых современных людей и неандертальцев предлагают инструмент, с помощью которого можно выявить гены, участвующие в развитии мозга. Объединив данные об этих анатомических различиях с информацией из генетических фрагментов неандертальцев, которые разбросаны по геномам людей неафриканского происхождения, исследователи могут найти гены, связанные с мозгом, которые изменились после того, как два вида разошлись, и, следовательно, могут отличить современных людей от неандертальцев. . «Изучение влияния вариантов генов неандертальцев на современных людей — это мощная модельная система», — объясняет Чет Шервуд, антрополог, работающий в области эволюционной нейробиологии в Университете Джорджа Вашингтона в Вашингтоне, округ Колумбия. «Наш генетический фон и общая биология напоминают их больше, чем другие возможные модели».

Хитрость заключается в том, чтобы идентифицировать фрагменты генов неандертальцев, которые коррелируют с различиями в анатомии, такими как форма черепной коробки. Это показывает гены, которые влияют на признак. Ганц начал с изучения магнитно-резонансных изображений мозга современных европейцев, которые различаются по своей шаровидности. «Это очень тонкий сдвиг: вы ничего не заметите, — говорит он. «Сегодня нет никого, у кого мозг был бы таким вытянутым, как у неандертальца». Затем Ганц создал счет для количественной оценки шаровидности каждого отсканированного мозга. Затем он идентифицировал варианты генов, которые различались по количеству баллов, что выявило гены, связанные с мозгом, которые, вероятно, различались бы у неандертальцев и современных людей.

Органоиды мозга способны управлять ходячими роботами в лаборатории. Фото: Muotri Lab/UC San Diego

Этот метод привел Гунца и его команду к двум генам у мышей, один из которых, как известно, влияет на нейрогенез в скорлупе, а другой влияет на миелинизацию в мозжечке — обеих областях мозга, участвующих в движении. Ни один из генов ранее не был связан с эволюцией мозга. Различия между современными человеческими и неандертальскими версиями этих генов, вероятно, изменят их экспрессию. Конечно, эти гены — лишь часть общей картины — Ганц подчеркивает, что они, вероятно, играют лишь небольшую роль в развитии мозга. «Мы не пытаемся утверждать, что именно эти два гена превращают вас в современного человека», — говорит он. Исследователи в Соединенных Штатах также используют неандертальское наследие европейцев для исследования мозга современного человека. Они проверили, коррелирует ли общее количество неандертальской ДНК, которую несет человек, с формой его черепа 9.0060 5 и обнаружили, что это не только так, но и что это коррелирует с морфологией как зрительной коры головного мозга, так и внутритеменной борозды — области мозга, играющей роль в зрительном внимании и координации движений.

Гунц и его коллеги работают над повторением своих результатов в более крупном наборе данных из репозитория Британского биобанка, что также может позволить им идентифицировать другие интересные гены. В долгосрочной перспективе задача состоит в том, чтобы обнаружить точную функцию таких генов и эффекты их неандертальских вариантов. «Это захватывающее начало нового направления исследований или, возможно, нескольких направлений, ведущих в разных направлениях», — говорит Ганц.

Призрак в мозгу

Гены, обнаруженные Гунцем, действуют слишком поздно в развитии мозга, чтобы их можно было изучать в мозговых органоидах, которые воспроизводят только ранние стадии. Но, используя инструмент редактирования генов CRISPR-Cas9 и копию генома неандертальца, исследователи используют органоиды мозга для изучения других генов, которые изменились в ходе эволюции современного человека. Эта стратегия похожа на преднамеренную замену ингредиента в рецепте: результат добавления неандертальского варианта гена к рецепту, в остальном современному человеку, может рассказать нам о вкладе исходного гена.

Muotri использует этот подход для изучения гена, участвующего в сплайсинге РНК, который сильно экспрессируется нейронами и связан с шизофренией. Он хочет понять эволюцию «социального мозга», который, как считается, позволяет людям функционировать в больших обществах. Сравнение мозга современного человека с мозгом вида, который вел контрастный образ жизни, может дать ключ к разгадке, и «существует множество свидетельств того, что у неандертальцев мог быть другой образ жизни и социальные взаимодействия», — говорит Муотри. В отсутствие живых неандертальцев его лаборатория использовала редактирование генома для создания «неандероидов» — органоидов мозга, содержащих неандертальские версии определенных генов.

Его команда обнаружила интригующие отличия, хотя пока представила их только на конференциях. Органоиды мозга обычно представляют собой гладкие сферы, но неандероиды «имеют форму попкорна», говорит Муотри. Исследователи также отметили изменения в пролиферации и миграции клеток, формировании нейронных связей и нижестоящей экспрессии генов, а также в сплайсинге РНК. Это показывает не только пути, на которые влияет отредактированный ген, но и то, как неандертальская и современная человеческая версии различаются по своим эффектам.

Муотри наделяет неандероидов другими генами для дальнейшего изучения эволюционных изменений, разделяющих мозг современного человека и неандертальца, и аналогичная работа проводится в других местах, например, в лаборатории Сванте Паабо в Институте эволюционной антропологии Макса Планка, где команда секвенировала проект генома неандертальца. Алекс Поллен, нейробиолог из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, работающий с органоидами мозга шимпанзе, поддерживает такие усилия. «Теперь мы можем начать задавать эти вопросы о происхождении человека с точки зрения генетики и развития», — говорит он, потому что эти органоиды предлагают более достоверную среду для тестирования генетических изменений, характерных для современного человека, чем модели животных.

Муотри говорит, что органоиды его мозга и неандероиды демонстрируют уровень активности, аналогичный наблюдаемому в мозге развивающихся людей. Он считает, что можно создать устройства, которые могут обеспечить обратную связь с органоидами мозга, что поможет усовершенствовать их нейронные сети, подобно тому, что происходит во время развития нервной системы человека. Чтобы проверить теорию, его команда использует электроды для записи активности органоидов мозга, а затем отправляет сигнал маленьким роботам по беспроводной связи.

Еще из Nature Outlooks

Уже сейчас роботы могут ходить в ответ на сигналы мозга-органоида. Следующая цель команды состоит в том, чтобы позволить органоидам мозга получать данные от роботов, что они планируют сделать к концу 2019 года. Муотри надеется, что органоиды мозга смогут учиться и адаптироваться к окружающей среде, «что позволит нам протестировать влияние вариантов неандертальцев на физиологически релевантную сеть». Он считает, что его подход в конечном итоге поможет выявить важные этапы эволюции мозга современного человека, а также некоторые необходимые компромиссы. «Эта стратегия может не только пролить свет на то, как специфические изменения ДНК привели к очень сложному человеческому социальному разуму, но и пролить свет на происхождение и причины психических заболеваний», — говорит он.

От моделирования мозга до геномного анализа всего населения исследователи используют в своих интересах подсказки от неандертальцев и их древних скрещиваний с анатомически современными людьми. «Чтобы пролить новый свет на биологические механизмы, лежащие в основе недавних эволюционных изменений в раннем развитии мозга у нашей собственной линии, — говорит Гунц, — мы обратимся к нашим ближайшим вымершим родственникам, неандертальцам».

Мозг неандертальца — подсказки о познании — SAPIENS

Колонка
/

Экскурсии

В этой части нашего подробного тура по телу неандертальца мы рассмотрим умственные способности гоминидов.

Обратите внимание, что эта статья содержит изображения человеческих останков.

✽

Одной из самых волнующих тем о неандертальцах является их познание: как оно развивалось и сильно ли отличалось от моделей мышления Homo sapiens .

Из археологических данных мы знаем, что большая часть поведения неандертальцев в охоте, собирании пищи и изготовлении инструментов была очень похожа на поведение анатомически современных людей в тот же период времени, около 50 000 лет назад. Недавние данные об искусстве неандертальцев также предполагают, что у них был потенциал для символического и абстрактного мышления, который ранее приписывался только Х. сапиенс . Эти подсказки намекают на то, что неандертальцы, возможно, в целом были способны к тем же умственным задачам, что и анатомически современные люди, и все же стандартное мнение состоит в том, что современные люди выиграли эволюционную гонку.

Что позволило им победить? Было ли что-то несоответствующее когнитивным способностям неандертальцев?

Исследователи никогда не находили мягких тканей неандертальцев. Но даже в отсутствие настоящего серого вещества исследователи все же могут увидеть что-то от мозга неандертальца, просто взглянув на череп. Мозг и его костная оболочка срастаются так тесно, что на внутренней стороне черепа действительно можно увидеть отпечаток мягких тканей. Размер, форма и текстура, отпечатанные на поверхности этого пустого пространства (вместе создавая реальную или виртуальную форму, называемую эндокастом), раскрывают кое-что о мозге, когда-то находившемся внутри.

В целом эндокасты неандертальцев и, следовательно, их мозг больше и имеют другую форму, чем у современных людей. Затылочная (задняя) часть черепа неандертальца удлинена, что приводит к особенности, называемой «затылочный пучок». Представьте себе балерину с волосами, завязанными сзади у основания черепа, и вы получите приблизительное представление о ее форме. Исследователи задались вопросом, как этот больший размер и странная форма могут также повлиять на размер и форму различных областей мозга, таким образом влияя на модели познания.

В исследовании 2018 года использовались компьютерная томография четырех черепов взрослых неандертальцев и четырех анатомически современных черепов H. sapiens , а также МРТ-сканирование более тысячи живых людей для создания эндокастов их мозга. Как и ожидалось, мозг неандертальца был немного больше и вытянутее, чем у современного человека. Чтобы выяснить, как все различные области мозга, вероятно, вписываются в пространство различной формы неандертальца, команда использовала мозг современного человека в качестве отправной точки и манипулировала им с помощью программного обеспечения, чтобы подогнать пропорции эндокаста неандертальца. Исследование показало, что в начале H. sapiens , вероятно, имел больший мозжечок, чем у неандертальцев — часть мозга, которая у современных людей важна как для двигательных навыков, так и для высшего познания, включая обработку речи, обучение и мышление, а также социальные способности. Различия в том, как популяции неандертальцев и H. sapiens передавали информацию в своих социальных группах и передавали навыки, важные для образа жизни охотников-собирателей, могли оказать серьезное влияние на успех и приспособляемость каждой популяции.

Рост мозга неандертальца от младенчества до взрослой жизни также является процессом, который исследователи могут понять, изучая эндокасты. Особенно важной окаменелостью для этой темы является скелет маленького ребенка мужского пола, которому было около 8 лет, когда он умер. Череп этого неандертальца, обнаруженный в испанском городище Эль-Сидрон, все еще рос на момент его смерти и составлял лишь около 87 процентов от полного объема среднего взрослого мужчины-неандертальца. Напротив, человеческий ребенок того же возраста прошел бы почти 95 процентов от их общего роста черепа. Наряду с другими подобными находками младенцев и детей в Европе и Леванте это говорит о том, что после рождения мозг неандертальца развивался медленнее, чем мозг современного человека.

Частично этот более медленный темп роста может иметь свои корни в эволюционном компромиссе между большим мозгом и ограничениями родовых путей. Голова младенца может быть такой большой только до того, как рождение станет опасным как для матери, так и для новорожденного. Еще одним фактором, ограничивающим размер мозга, являются высокие энергетические затраты на выращивание мозговой ткани. По этим причинам мы, люди с большим мозгом, в отличие от других приматов, рождаемся до того, как большая часть нашего мозга закончила развиваться. В результате мать младенца или другие члены социальной группы должны заботиться о новорожденном до тех пор, пока он не сможет постоять за себя. Основываясь на том, что исследователи теперь знают из эндокастов неандертальцев, процесс созревания у наших вымерших родственников был еще более длительным.

Окончательное представление о мозге неандертальца пришло из мира генетики. Пытаясь понять, как мог функционировать мозг неандертальца, ученые из Программы стволовых клеток Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) культивируют крошечные версии мозга неандертальца в чашке.

Приблизительно одна треть генома человека, или около 10 000 генов, регулируют развитие нервной системы. А современные люди, живущие за пределами Африки, имеют менее 4% ДНК неандертальца. Но один конкретный ген неврологического развития, NOVA1, очень похож у людей и неандертальцев — между ними различается только одна пара «букв» ДНК. Это делает его отличной мишенью для изучения. Директор программы Алиссон Муотри и его коллеги используют инструмент редактирования генов CRISPR для изменения стволовых клеток современного человека, настраивая их код NOVA1, чтобы он соответствовал коду неандертальца. Затем они уговаривают клетки стать клетками мозга в чашке Петри — процесс, который занимает от шести до восьми месяцев.

Исследование NOVA1 находится только на начальной стадии, и крошечные части клеток мозга неандертальца, которые в настоящее время занимают лабораторное пространство в Калифорнийском университете в Дели, еще не могут сказать нам, как функционировал мозг неандертальца. Но, наряду с тем, что можно почерпнуть из черепа неандертальца, это исследование представляет собой интригующий взгляд на разум неандертальца.

Эта колонка является частью продолжающейся серии статей о теле неандертальца: обзор с ног до головы. Смотрите нашу интерактивную графику.

Коррекция: 10 мая 2019 г.
В более ранней версии этой статьи неверно указано, что Современные люди имеют приблизительно 20 процентов нашего генома W . Правильная цифра 1-4 процента. Это утверждение также было исправлено, чтобы определить процент общего генетического материала с современными людьми за пределами Африки.

Любите нашу работу?

Ваша поддержка делает SAPIENS доступным для всех.

(RE)THINK HUMAN

Получайте наш информационный бюллетень с новыми историями, доставляемыми на ваш почтовый ящик каждую пятницу.

Любите нашу работу?

Ваша поддержка делает SAPIENS доступным для всех.

(RE)THINK HUMAN

Получайте наш информационный бюллетень с новыми историями, доставляемыми на ваш почтовый ящик каждую пятницу.

Мозг неандертальца: больше, но не обязательно лучше

У неандертальцев мозг был больше, чем у современных людей.

В любом учебнике по эволюции человека вы найдете этот факт, часто сопровождаемый измерениями эндокраниального объема, пространства внутри черепа. В среднем это значение составляет около 1410 см3 (~6 чашек) для неандертальцев и 1350 см3 (5,7 чашек) для современных людей.

Так имеет ли значение эта четверть чашки мозга? Были ли неандертальцы умнее нас?

Хотя размер мозга важен, на когнитивные способности влияют многочисленные факторы, включая размер тела, плотность нейронов и то, как определенные области мозга увеличены и связаны. Некоторые из этих переменных неизвестны для неандертальцев, поскольку у нас есть только кости их черепа, а не мозг. Но антропологи максимально использовали эти полые черепа, чтобы узнать все, что они могут о разуме неандертальца.

На интеллект влияют и другие факторы, помимо абсолютного размера мозга. В противном случае слоны перехитрили бы людей. (Источник: Herculano-Houzel S. Frontiers in Human Neuroscience, 2009 г.)

Два пути к большому мозгу

Вопрос об интеллекте неандертальцев интересовал ученых с 1856 года, когда были обнаружены первые окаменелости, классифицированные как Homo neanderthalensis. С самого начала у них была плохая репутация. В одном из первых исследований черепа «Известный ископаемый человек неандертальца» геолог Уильям Кинг предположил, что «мысли и желания неандертальца… никогда не выходили за пределы мыслей и желаний животного». Представление сохраняется и сегодня от рекламы GEICO до Оксфордского словаря английского языка.

Но есть ли основания для этого стереотипа? В конце концов, неандертальцы были нашими эволюционными кузенами, у них было около 99,8% общего генетического кода, включая гены, важные для расширения мозга и языка. Они были достаточно похожи с точки зрения биологии и поведения, что Homo sapiens и неандертальцы скрещивались в несколько периодов и мест между 40 000 и 100 000 лет назад.

С тех пор, как более 500 000 лет назад неандертальцы и современные люди отделились от общего предка, у них развилась отличительная анатомия (Фото: Encyclopedia Britannica/UIG через Getty Image)

В то же время неандертальцы были достаточно разными, чтобы их можно было классифицировать как отдельный вид. Где-то между 520 000 и 630 000 лет назад общие предки неандертальцев и человека разумного разошлись и пошли разными эволюционными путями. Члены этой популяции, которая распространилась по Европе, в конечном итоге превратились в неандертальцев, тогда как жители Африки дали начало Homo sapiens или современным людям. В этот период разделения у групп развилась отличительная анатомия. Современные люди были относительно высокими и худощавыми. Неандертальцы стали низкими и массивными, средний рост мужчин составлял около 5 футов 4 дюймов, 170 фунтов, а женщин — 5 футов 1 дюйм, 145 фунтов, исходя из оценок размера бедренной кости и таза.

Начиная с их общего предка, у этих родословных также увеличился размер мозга, но по-разному. Чтобы вместить больший мозг, черепа неандертальцев увеличились в длину, как футбольные мячи, тогда как черепа современных людей стали более шаровидными, как футбольные мячи. К 150 000 лет назад у представителей обоих видов мозг превышал 1400 см3 — примерно в три раза больше, чем у шимпанзе, наших ближайших ныне живущих родственников.

Сколько может вместить этот череп

Чтобы измерить объем ископаемого мозга, антропологи традиционно наполняют черепа бусинами или семенами и высыпают содержимое в градуированный цилиндр (точная мерная чашка). Они также погружали формы черепов в воду, измеряя вытесненный объем. Сегодня методы сканирования КТ (компьютерная томография) предлагают более точные (и менее беспорядочные) измерения, но большая часть данных в учебниках и других справочниках была собрана старомодным способом.

Основываясь на этих значениях, мы можем с уверенностью сказать, что ископаемые неандертальцы и современные люди одного и того же периода имели одинаковый размер мозга. Двадцать три черепа неандертальцев, датируемые от 40 000 до 130 000 лет назад, имели внутричерепные объемы от 1172 до 1740 см3. Образец из 60 Homo sapiens каменного века варьировался от 1090 до 1775 см3.

Внутричерепные объемы, измеренные у 23 окаменелостей неандертальца и 60 окаменелостей современного человека (Источник: Alex & Monfared, данные Holloway et al., 2004)

Для недавних людей средний размер мозга взрослого человека составляет 1349 см3 на основе измерений 122 глобальных популяций, проведенных в 1980-х годах. За исключением экстремальных состояний, таких как микроцефалия, люди имеют объем от 900 до 2100 см3. Это означает, что средний объем мозга неандертальца, составляющий примерно 1410 см3, выше среднего значения для современных людей. Но все неандертальцы, которых мы измерили, вполне подходят для живых людей.

Размер тела и форма мозга

Итак, мы знаем, что мозг неандертальцев был примерно такого же размера, если не больше. Но их мозг мог быть организован или иметь другие пропорции, что приводило к важным когнитивным различиям. Поскольку у неандертальцев были более массивные тела, им, возможно, требовался больший объем мозга для поддержания основных соматических функций, оставляя меньше мозгового вещества для других функций.

Некоторые ученые также предполагают, что у неандертальцев было относительно лучшее зрение. В исследовании 2013 года исследователи оценили объем зрительной коры на основе размера орбит или отверстий в черепах для глаз. У неандертальцев были большие орбиты, что подразумевало большую зрительную кору и лучшее зрение, что могло быть адаптацией к более высоким широтам с меньшим количеством света (хотя сомнительно, что размер орбиты является надежным показателем объема зрительной коры у людей).

Мозг неандертальца был реконструирован в цифровом виде с указанием конкретных областей на основе компьютерной томографии черепов. (Источник: Kochiyama et al. Научные отчеты, 2018 г.)

А что сделали Homo sapiens с нашим дополнительным мозговым пространством? Некоторые исследователи утверждают, что у современных людей мозжечок крупнее, что позволяет нам лучше обрабатывать информацию. Другие предположили, что мы отдаем предпочтение обонянию: мозг современного человека имеет относительно большие области обоняния, согласно исследованию 2011 года, проведенному в Nature Communications, в котором сравнивалось внутреннее основание черепа. Авторы предполагают, что обостренное обоняние было бы полезно для подсознательного определения безопасных продуктов или обнаружения социальной информации (например, кто является родственником, зол или подходящим партнером).

Я знаю, вы думаете: «В любой день я предпочитаю зрение обонянию». Это и моя реакция. Здесь важно вот что: мы не знаем, сыграла ли эта разница какую-либо роль в успехе современных людей и вымирании неандертальцев. Но выявление любых таких различий — в мозге, телах или культуре — дает нам отправную точку для понимания того, что дало нашему виду эволюционное преимущество.

Мутация, связанная с различием между мозгом человека и неандертальца

Несмотря на то, что современные люди очень похожи на наших древних кузенов-неандертальцев, между нами есть некоторые ключевые различия, в первую очередь более насыщенные нейронами лобные доли. Теперь исследователи определили возможный генетический триггер, который привел к увеличению производства нейронов в этой области мозга, которая связана с более высоким уровнем познания, а также с контролем импульсов и эмоциональной регуляцией: мутация, которая в конечном итоге изменяет метаболизм в клетках, которые становятся нейронами.

Исследование, опубликованное вчера (8 сентября) в журнале Science , показало, что современная человеческая и архаичная неандертальская версии гена, кодирующего белок, подобный транскетолазе 1 (TKTL1), отличаются всего одной парой оснований. Эта точечная мутация в TKTL1 означает, что неандертальская версия белка содержит лизин, а современная человеческая версия содержит аргинин. После проведения экспериментов с эмбриональной тканью неокортекса человека, моделями мышей и хорьков и сконструированными органоидами человеческого мозга исследователи пришли к выводу, что поведение мутировавшего гена может объяснить богатый нейронами мозг человечества и может указывать на то, что люди обладают более высоким интеллектом, чем неандертальцы.

См. «Человеческие гены, влияющие на размер мозга».

Исследование уникально и особенно хорошо выполнено, говорит Кэрол Маркетто, исследователь нейронной эволюции из Калифорнийского университета в Сан-Диего, которая не участвовала в исследовании. . «Что удивительно, так это то, что только одна замена аминокислоты может привести к большим изменениям. . . . Я нахожу это действительно захватывающим, когда это происходит. Мы даже не говорим о том, чтобы выбить или сбить ген».

Эксперименты в совокупности показывают, что одиночная замена лизина на аргинин в TKTL1 приводит к увеличению производства базальной радиальной глии — нервных клеток-предшественников, которые во время эмбрионального развития делятся асимметрично, чтобы произвести больше самих себя, а также большинство нейронов лобных долей. Наличие большего количества этой глии, в свою очередь, привело к большему количеству нейронов, развивающихся в этой области. Хотя неандертальцев, которых можно было бы завербовать для когнитивных тестов, нет, говорят эксперты. 0003 The Scientist , что увеличение количества нейронов в мозге современного человека может указывать на то, что у нашего подвида развились более высокие когнитивные способности, хотя относительный интеллект людей и неандертальцев является предметом серьезных споров.

Как вы изучаете мозг неандертальца?

Соавтор исследования Аннелин Пинсон, нейробиолог из Института молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка в Германии, объясняет, что они опирались на существующие геномные данные о неандертальцах. Виланд Хаттнер, в лаборатории которого работает Пинсон, объясняет, что они сосредоточились на TKTL1 , поскольку известно, что он экспрессируется в нейронных клетках-предшественниках, которые лаборатория давно изучает.

«Поскольку у нас не может быть мозга неандертальца, способ взглянуть на него состоял в том, чтобы изучить разницу между аминокислотным составом между [этими двумя]», — говорит Хаттнер.

Микроскопическое изображение делящейся базальной радиальной глиальной клетки, типа клеток-предшественников, которые генерируют нейроны во время развития мозга0009

Например, лаборатория ранее обнаружила, что у людей и неандертальцев есть точечная мутация в другом гене, называемом ARHGAP11B , который увеличивает как размер неокортекса, так и свертывание мозга при введении нечеловеческим приматам, что потенциально объясняет, почему у гомининов мозг больше, чем у других обезьян. . В текущем исследовании Пинсон разработал несколько экспериментов для изучения как общей функции TKTL1 , так и эффектов замены лизина на аргинин.

Начав с эмбрионов мышей, команда индуцировала сверхэкспрессию обеих форм TKTL1 , анализируя результаты через четыре дня. «Именно здесь мы впервые увидели обилие базальной радиальной глии — но не в неандертальской версии», — говорит Пинсон. Затем команда провела тот же тест на хорьках, мозг которых больше похож на мозг приматов, потому что у них есть складки и «для начала больше базальной радиальной глии», добавляет она. Еще раз, человеческая версия гена привела к большему увеличению клеток-предшественников, что, в свою очередь, привело к усилению нейрогенеза по сравнению с хорьками, получившими неандертальскую версию и контрольную группу.

См. «ДНК неандертальца в современных геномах человека не молчит».

Затем команда экспериментировала с тканями человека, проводя эксперимент ex vivo с нокаутом на неокортикальной ткани эмбриона человека, используя CRISPR-Cas9 для нарушения экспрессии TKTL1 перед культивированием ткани. в течение трех дней. В ткани с отредактированными генами было уменьшено количество клеток-предшественников, что еще больше проясняет роль человеческого гена в нейрогенезе. Наконец, команда разработала органоиды человеческого мозга для экспрессии либо человеческой, либо неандертальской версии гена, убедившись, что между ними нет других различий.

«Это прекрасный подход — очень целенаправленно взглянуть на один ген и одно изменение», — говорит нейробиолог из Кембриджского университета Мадлен Ланкастер, которая не участвовала в исследовании.

См. «Органоиды с отредактированными генами исследуют функцию мозга неандертальцев»

Как и в случае с животными моделями, органоиды, экспрессирующие человеческий ген, продуцировали больше базальной радиальной глии и больше нейронов, что подтверждает наличие причинно-следственной связи между мутацией и усилением нейрогенеза у людей . Данные, однако, показывают, что некоторые из измеренных эффектов были незначительными, что, по словам Ланкастера, «совпадает с тем, что мы могли бы ожидать», добавив, что «неандертальцы на самом деле были очень умны. . . . Тот факт, что мы скрещивались с ними, означает, что они должны иметь некоторый уровень интеллекта, который на самом деле был похож на [человеческий]».

Но даже тонкий эффект остается эффектом, говорит Ланкастер. «Меня особенно впечатлил объем проделанной работы и ее тщательность. Такая работа требует такого внимания и усердия. Я думаю, что сочетание стольких различных модельных систем действительно усиливает аргумент».

Множество экспериментов «определенно убеждают меня в том, что эта единственная аминокислотная мутация определенно меняет функцию клетки», — говорит Марчетто. «Я думаю, что это интересная гипотеза. . . могло быть связано с изменениями размера мозга».

Как один ген перестраивает мозг?

Новое исследование показывает, что TKTL1 каким-то образом участвует в метаболизме клеток головного мозга, особенно когда речь идет о процессе пролиферации нейронов. Однако точные метаболические пути, по которым он действует, остаются неясными. «Мы точно не знаем, что находится ниже по течению, а что вверх по течению, — говорит Пинсон.

Ланкастер предполагает, что дальнейшие исследования органоидов могут помочь раскрыть эти механизмы в будущем, поскольку это позволит исследователям также возиться с другими генами или другими факторами, которые различаются между людьми и неандертальцами, возможно, раскрывая, как поведение одного влияет на другое.

См. «Минимозги скоро могут включать ДНК неандертальца». архаичный нейрон. Она добавляет, что анализ отдельных клеток, исследующий митохондриальную активность или биоэлектрический выход человека по сравнению с архаичным нейроном, также может выявить некоторые из этих механистических деталей.

«Было бы интересно посмотреть на комбинаторный эффект этих мутаций», — говорит Маркетто. Но, не желая умалять новых результатов, она добавляет: «Я думаю, что изучение отдельных генов очень важно. . . . Они проделали большую работу с этим. Это, безусловно, важная находка в этой области».

Были ли неандертальцы умнее нас?

 У неандертальцев мозг был больше, чем у современных людей, и новое исследование скелета неандертальского ребенка теперь предполагает, что это связано с тем, что их мозг рос дольше.

Современные люди известны тем, что имеют необычно большой мозг для своего размера. Для развития такого большого мозга требуется много энергии, и предыдущие исследования показали, что высокая стоимость развития мозга современного человека была ключевой причиной того, что человеческий рост в целом медленнее, чем у других приматов.

Что говорят исследователи : «Если вы посмотрите на более ранних приматов, у них гораздо более быстрое развитие», — сказал один из ведущих авторов исследования. Исследование опубликовано в журнале Science .

 Исследователи знали, что у неандертальцев мозг был даже больше, чем у современных людей, но было неясно, была ли неандертальская модель роста такой же медленной, как у современных людей, или она была более быстрой, как у других приматов.

Чтобы узнать больше о развитии неандертальца, ученые исследовали исключительно хорошо сохранившийся, почти полный скелет молодого неандертальца мужского пола, найденный на месте Эль-Сидрон, возраст которого составляет 49 000 лет, в Испании. Исследование, проведенное в марте , показало, что неандертальцы в Эль-Сидроне когда-то ели шерстистых носорогов и диких овец и даже занимались самолечением с помощью обезболивающих и антибиотиков.

Чтобы узнать, сколько лет было неандертальцу, когда он умер, ученые вырезали зубы скелета и подсчитали количество слоев роста, подобно тому, как можно определить возраст дерева, подсчитав количество колец в его стволе. По их оценкам, мальчику было около 7,7 лет, когда он умер. Причина его смерти неясна, но, похоже, это не болезнь или травма.

На момент смерти череп неандертальца все еще созревал, и его мозг составлял всего 87,5% от размера мозга среднего взрослого неандертальца. «Мы думаем, что мозг этого мальчика-неандертальца все еще рос в объеме», — сказал ведущий исследователь. «Примерно в том же возрасте мозг современного человека достиг почти 95 процентов своего объема», — добавил он.

Эти результаты показывают, что «у неандертальцев мозг рос немного дольше, чем у современных людей», — сказал он. Точно так же некоторые позвонки неандертальца еще не срослись, хотя те же самые позвонки имеют тенденцию срастаться у современных людей примерно в возрасте от 4 до 6 лет.0009

Тем не менее, исследователи отметили, что созревание большинства других особенностей анатомии неандертальского мальчика соответствовало созреванию современного человека того же возраста. «Наш главный вывод заключается в том, что неандертальцы имели общую [общую] модель роста с современными людьми, и эта общая модель, возможно, была унаследована от общего предка», — сказали исследователи.

«Мы думали, что наш медленный способ роста очень специфичен, очень специфичен, очень уникален для нашего вида», — сказали они. «Теперь мы понимаем, что эта модель медленного роста, которая позволяет нам иметь такой большой мозг и медленно взрослеть, со всеми связанными с этим преимуществами, также была свойственна различным человеческим видам».

Остается неясным, какие последствия могла иметь такая разная скорость развития мозга для мышления и поведения неандертальцев, добавили исследователи.

Ну и что ? Интересно, что это исследование давно почти исчезнувшего вида (европейцы и все другие неафриканцы несут в своем геноме около 5% ДНК неандертальца) может многое сказать о современных знаниях. Вопрос о том, какие виды были умнее, теперь станет гораздо более актуальной темой. Это связано с тем, что чем больше времени требуется мозгу для физического созревания, тем дольше у него пиковый период обучения. Люди и, возможно, неандертальцы очень быстро учатся на ранних стадиях, когда мозг достигает своего окончательного размера. Способность к обучению замедляется по мере того, как становится больше мозг (мы узнаём больше в первый год жизни, когда мозг растет быстрее всего, чем в любое другое время).

Предположительно, ребенок-неандерталец обладал способностью учиться большему, потому что у него было на это больше времени. Став взрослым, он, возможно, был бы умнее современных взрослых людей. Но почему молодому зрелому мозгу учиться намного легче? Я считаю, что одна из причин в том, что у нас было меньше когнитивных и эмоциональных препятствий для обучения. Предположения, которые мы создаем о себе и своей способности учиться и понимать, развиваются по мере нашего роста. Они основаны на нашем опыте, на том, что нам говорят о нас родители и учителя, на влиянии наших отношений с друзьями и врагами детства. В конце концов, мы специализируемся на том, в чем, как нам кажется, мы хороши. Мы склонны говорить себе: «Я хорош в спорте», или, например, «Я не силен в математике» или «Я не понимаю науку». Как только это происходит, мы перестаем учиться и всю оставшуюся жизнь твердо придерживаемся этого взгляда на себя — он становится частью того, кто мы есть.

Можем ли мы перезапустить быстрое обучение? Ну, наверное, да, и мы с Алисией над этим работаем. Мы используем в качестве основы работу, которая была проделана с использованием концепции «мышления обучения» или «мышления роста». Суть этого в том, что вы можете избавиться от оков негативных предположений, если вас направят на эксперименты в новых областях.

Новое, что мы применяем, — это идея первенства человеческого стремления к установлению и углублению поддерживающих отношений (не новая концепция для читателей TR). Мы можем изменить наши предположения и наши убеждения, если мы привержены отношениям с кем-то или группой людей, которые верят во что-то другое. Мы меняем наши убеждения, чтобы углубить отношения и сделать себя более привлекательными для этого человека или группы. Таким образом, мы стремимся заручиться их поддержкой.

Это обучение, и оно может быть довольно быстрым. Таким образом, если нам нужна поддержка нашего учителя естественных наук, мы примем предположение: «Может быть, я смогу преуспеть в естественных науках» и начнем экспериментировать. Предполагая, что учитель реагирует на это изменение поведения и поощряет его похвалой и признанием (тем самым активируя системы вознаграждения дофамина и окситоцина, которые, как показали многие исследования, имеют решающее значение для обучения), новое предположение станет твердым.