Неандертальцы размер мозга: Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» |

Содержание

Генетики поняли, чем отличается развитие мозга у неандертальцев и современных людей

Срочная новость

Названы лучшие работы конкурса «Снимай науку!»

01.08.2022 | 16:45

Shutterstock

Кое-что в копилку причин, почему сапиенсы выиграли эволюционную гонку.

Неандертальцы — ближайшие родственники современного человека. Сравнение с ними может дать представление о том, что делает современных людей уникальными, например, в отношении развития мозга.

Неокортекс, самая большая часть внешнего слоя мозга, уникален для млекопитающих и имеет решающее значение для когнитивных способностей. Он резко расширился в ходе эволюции человека у предков как неандертальцев, так и современных людей. В результате и неандертальцы, и современные люди имели мозг одинакового размера. Однако, почти ничего не известно о том, насколько мозг современного человека и неандертальца мог различаться с точки зрения их развития и функций.

Исследователи из Института молекулярной клеточной биологии и генетики Макса Планка в Дрездене и Института эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге обнаружили, что клетки неокортекса тратят больше времени на подготовку своих хромосом к делению у современных людей, чем у неандертальцев. Это приводит к меньшему количеству ошибок при распределении хромосом в дочерние клетки, и может иметь последствия для развития и функционирования мозга. Исследование показывает клеточные различия в росте мозга между современными людьми и неандертальцами.

Научная статья вышла в Science Advances, о ней сообщили в Обществе Макса Планка.

После того, как предки современного человека отделились от предков неандертальцев и денисовцев, изменились около сотни аминокислот (строительных блоков белков в клетках и тканях). Биологическое значение этих изменений в значительной степени неизвестно. Однако шесть замен произошли в трех белках, играющих ключевую роль в распределении хромосом (носителей генетической информации) между двумя дочерними клетками во время деления.

Чтобы исследовать значение этих шести изменений для развития неокортекса, ученые использовали мышей. У этих животных точно такие же эти шесть позиций аминокислот. В гены мышей внесли изменения, чтобы исследуемые точки генома были такие же, как у современного человека.

Фелипе Мора-Бермудес, ведущий автор исследования, говорит: «Мы обнаружили, что три аминокислоты современного человека в двух белках вызывают более длительную метафазу. Это фаза, в которой хромосомы готовятся к клеточному делению, и это приводит к меньшему количеству ошибок при распределении хромосом в дочерние клетки. Точно так же, как у современных людей».

«Результаты также показывают, что на функцию мозга у неандертальцев, возможно, больше повлияли хромосомные ошибки, чем размер мозга», — говорит Виланд Хаттнер, один из руководителей исследования.

Что было раньше
Устройство человека
Остальные теги

Расскажите друзьям

Галактика Андромеда
ESA, NASA, NASA-JPL, Caltech, Christopher Clark (STScI), R. Braun (SKA Observatory), C. Nieten (MPI Radioastronomie), Matt Smith (Cardiff University)
Опубликованы захватывающие снимки звездной пыли в галактиках
University of Michigan
Химический анализ бивня мастодонта рассказал о поведении вымершего животного
Нобелевский комитет
Названы обладатели Нобелевской премии по химии 2022 года
© Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
Флуоресценция, суперпрочный клей и многое другое: за что дали Нобелевскую премию по химии
Сосуд фатьяновской культуры
Институт археологии РАН/Лабораторя RSSDA
Российский археолог обнаружила в могильнике III тыс.до н.э. керамику гончаров-левшей

Хотите быть в курсе последних событий в науке?

Оставьте ваш email и подпишитесь на нашу рассылку

Ваш e-mail

Нажимая на кнопку «Подписаться», вы соглашаетесь на обработку персональных данных

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

Человеческий мозг – пещеры Маропенг и Стеркфонтейн

Последствия более сложного мозга

Развитие мозга позволило гоминидам изготавливать и использовать инструменты и огонь, общаться с помощью языка, развивать культуру и общество, адаптироваться к новым условиям и, наконец, , чтобы стать самосознательным и творческим.

Это резкое увеличение размера человеческого мозга оказало непосредственное влияние на образ жизни и социальную структуру гоминидов. Сочетание растущей мозговой оболочки с узким входом в таз означало, что матери должны были рожать детей раньше, и поэтому новорожденные были относительно незрелыми.

Это означало, что младенцы все больше и больше зависели от родительской заботы. Из-за своей уязвимости в младенчестве молодой гоминид имел бы гораздо больше шансов на выживание, если бы его мать и отец оставались в моногамных отношениях — черта, которая развилась в результате естественного отбора.

Что для нас сегодня значит большой мозг

Наш большой мозг спас нас от вымирания. Мы научились формировать наш мир в значительной степени так, чтобы он подходил нам самим, и изобретательно приспосабливаться к ситуациям, находящимся вне нашего контроля.

Эволюция мозга позволила нам разработать сложную компьютерную технологию, которая может выполнять миллиарды вычислений в секунду, создавать транспортные средства, которые могут перевозить нас по всему миру и даже за его пределы, передавать сообщения миллионам людей одновременно, разрабатывать лекарства и здравоохранение, которое может продлить жизнь, и развивать культуру, которая ежедневно обогащает нашу жизнь. Но наш современный мозг также помог нам изобрести оружие массового уничтожения…

Интерактивный дисплей в Маропенге поможет вам понять мозг

Впереди

Считается, что изменения в размере и организации мозга являются важными маркерами развития «человеческого» поведения. Большинство ученых считают, что по мере роста мозга наших ранних предков-гоминидов росла и их способность изготавливать и использовать орудия труда, развивать язык и мыслить символически.

Homo ergaster

Объем мозга: 900 см3

Австралопитек

Объем мозга: 450 см3

Homo habilis

Емкость мозга: 600 куб. см

Homo neanderthalensis

Емкость мозга: 1500 куб. .

У дельфина-афалины мозг такого же размера, как у человека, но вес его тела более чем в два раза тяжелее нашего. Вес мозга коровы в три раза меньше нашего, а вес тела в семь раз больше.

Но прежде чем думать, что наш вид уникален, рассмотрим мышь: ее мозг примерно на треть больше человеческого по отношению к размеру ее тела.

Австралопитек , считающийся связующим звеном между обезьяной и человеком и появившийся более 4 миллионов лет назад, имел средний объем черепа от 450 до 500 кубических сантиметров — размером с апельсин.

Самый ранний вид Homo , названный до сих пор, Homo habilis , появившийся около 2,3 миллиона лет назад, имел средний объем черепа около 600 куб.см.

Homo ergaster, который жил примерно от 1,7 до 1,4 миллиона лет назад, имел объем черепа от 800 до 1200 куб.см, в среднем около 900 куб.см.

Вид Homo sapiens , к которому принадлежат современные люди, имеет средний размер мозга около 1400 см3.

Наш мозг почти вдвое больше, чем у ранних Homo habilis , и почти в три раза больше, чем у ранних австралопитеков.

Со временем некоторые части мозга наших предков изменились относительно мало, тогда как другие изменились настолько сильно, что стали едва узнаваемы. Мозг гоминидов демонстрирует расширение мозжечка и неокортекса, областей, связанных с обучением, сознательным мышлением и рассуждениями.

Увеличение размера мозга не обязательно коррелирует с повышением интеллекта.

У неандертальцев мозг был больше, чем у современных людей, в среднем около 1500 куб. см, но им не хватало сложных систем убеждений и символического мышления, присущих только нам.

Вернуться к путеводителю по выставке.

эволюция человека | История, этапы, хронология, дерево, диаграмма и факты

родословная человека

Просмотреть все медиа

Похожие темы:: Из Африки 2
Африканская модель гибридизации и замещения
Из Африки я
многорегиональная эволюция
ассимиляционная модель

Просмотреть весь соответствующий контент →

Прочтите краткий обзор этой темы

эволюция человека , процесс, посредством которого люди развились на Земле из ныне вымерших приматов. С зоологической точки зрения мы, люди, — это Homo sapiens , культурный прямоходящий вид, который живет на земле и, весьма вероятно, впервые появился в Африке около 315 000 лет назад. В настоящее время мы являемся единственными живыми членами того, что многие зоологи называют человеческим племенем, гоминини, но существует множество ископаемых свидетельств, указывающих на то, что на миллионы лет нам предшествовали другие гоминиды, такие как 9. 0023 Ardipithecus , Australopithecus и другие виды Homo , и что наш вид также жил какое-то время одновременно по крайней мере с одним другим представителем нашего рода, H. neanderthalensis (неандертальцами). Кроме того, мы и наши предшественники всегда делили Землю с другими обезьяноподобными приматами, от современной гориллы до давно вымершего Dryopithecus . То, что мы и вымершие гоминиды каким-то образом связаны, и что мы и человекообразные обезьяны, как живущие, так и вымершие, тоже каким-то образом связаны, повсеместно признается антропологами и биологами. Тем не менее, точная природа наших эволюционных взаимосвязей была предметом споров и исследований с тех пор, как великий британский натуралист Чарльз Дарвин опубликовал свои монументальные книги9.0023 О происхождении видов (1859 г.) и Происхождение человека (1871 г.). Дарвин никогда не утверждал, как утверждали некоторые из его викторианских современников, что «человек произошел от обезьяны», и современные ученые сочли бы такое утверждение бесполезным упрощением — точно так же, как они отвергли бы любые популярные представления о том, что некий вымерший вид является «недостающим звеном» между людьми и обезьянами. Однако теоретически существует общий предок, который существовал миллионы лет назад. Этот предковый вид представляет собой не «недостающее звено» в линии, а скорее узел для дивергенции в отдельные линии. Этот древний примат не был идентифицирован и, возможно, никогда не будет известен с уверенностью, потому что родственные связи окаменелостей неясны даже в пределах более поздней человеческой линии. На самом деле «генеалогическое древо» человека лучше всего описать как «семейный куст», внутри которого невозможно связать полный хронологический ряд видов, приводящий к Homo sapiens , с которым согласны эксперты.

Основным ресурсом для подробного описания пути эволюции человека всегда будут ископаемые образцы. Безусловно, клад окаменелостей из Африки и Евразии указывает на то, что, в отличие от сегодняшнего дня, на протяжении большей части человеческой истории одновременно существовало более одного вида нашего семейства. Можно точно описать природу конкретных ископаемых образцов и видов, а также место, где они были обнаружены, и период времени, когда они жили; но вопросы о том, как жили виды и почему они могли либо вымереть, либо эволюционировать в другие виды, могут быть решены только путем формулирования сценариев, пусть и научно обоснованных. Эти сценарии основаны на контекстуальной информации, полученной в местах, где были собраны окаменелости. При разработке таких сценариев и заполнении генеалогического куста человечества исследователи должны обращаться к большому и разнообразному массиву окаменелостей, а также использовать усовершенствованные методы и записи раскопок, методы геохимического датирования и данные из других специализированных областей, таких как генетика, экология и наука. палеоэкология и этология (поведение животных) — словом, все инструменты междисциплинарной науки палеоантропологии.

В этой статье обсуждается широкий путь человеческого племени от его вероятного зарождения миллионы лет назад в эпоху миоцена (от 23 до 5,3 миллионов лет назад [млн лет назад]) до развития основанных на инструментах и символически структурированных современных человеческой культуры всего десятки тысяч лет назад, во время геологически недавней эпохи плейстоцена (примерно от 2,6 миллиона до 11 700 лет назад). Особое внимание уделяется ископаемым свидетельствам этой истории и основным моделям эволюции, получившим наибольшее доверие в научном сообществе.