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Wachsendes Neandertaler-Gehirn im Labor

WISSENSCHAFTENBIOLOGIEWachsendes Neandertaler-Gehirn im Labor

Die Untersuchung des Neandertaler-Gehirns kann genetische Veränderungen aufdecken, die dazu führten, dass Neandertaler vom Aussterben bedroht waren und uns Menschen zu einer einzigartigen, langlebigen Spezies gemacht haben

Neandertaler waren eine menschliche Spezies (genannt Neandertaler neanderthalensis), die sich in Asien und Europa entwickelte und teilweise mit heutigen Menschen (Homo Sapiens) koexistierte, die sich in Afrika entwickelten. Diese Begegnungen hatten dazu geführt, dass Menschen 2% der Neandertaler erbten DNA und somit sind sie die nächsten alten Verwandten des modernen Menschen. Neandertaler sind zuletzt vor etwa 130000 und 40,000 Jahren bekannt. Neandertaler, allgemein als „Höhlenmenschen“ bezeichnet, hatten einen markanten niedrigen langen Schädel, eine breite Nase, kein hervorstehendes Kinn, große Zähne und einen kurzen, aber starken, muskulösen Körperbau. Ihre charakteristischen Eigenschaften weisen darauf hin, dass der Körper in der kalten und rauen Umgebung, in der sie lebten, nach einem Weg suchte, Wärme zu speichern. Trotz ihrer primitiven Lebensbedingungen waren sie sehr intelligente, talentierte und soziale Menschen mit einem Gehirn, das größer ist als moderne Menschen heute. Sie waren ausgezeichnete Jäger mit Fähigkeiten, Kraft, Mut und guten Kommunikationsfähigkeiten. Obwohl sie in einer schwierigen Umgebung lebten, waren sie enorm einfallsreich. Tatsächlich wird angenommen, dass es in Bezug auf Verhalten und Instinkte eine sehr enge Kluft zwischen Neandertalern und uns Menschen gegeben haben könnte. Fossile Aufzeichnungen zeigen, dass sie Fleischfresser waren (obwohl sie auch Pilze aßen), Jäger und Aasfresser. Es ist noch unklar, ob sie eine eigene Sprache hatten, aber komplexe Dynamiken in ihrem Leben deuten darauf hin, dass sie miteinander über eine Sprache kommunizierten.

Die Neandertaler sind jetzt seit 40,000 Jahren ausgestorben, aber es ist immer noch ein Rätsel, wie eine Art, die mehr als 350,000 Jahre überlebt hatte, vom Aussterben bedroht sein könnte. Einige Wissenschaftler haben formuliert, dass der moderne Mensch für das Aussterben der Neandertaler verantwortlich ist, da er möglicherweise nicht in der Lage war, mit der Konkurrenz um Ressourcen, die die frühen Vorfahren des modernen Menschen darstellten, zu überleben. Dies muss auch durch die rasche Änderung der klimatischen Bedingungen verschärft worden sein. Neandertaler verschwanden nicht alle schnell, sondern wurden nach und nach durch die lokale Bevölkerung durch den modernen Menschen ersetzt. Neandertaler sind der interessanteste Teil der menschlichen Evolution, der Wissenschaftler vor allem wegen der Nähe des Neandertalers zum modernen Menschen fasziniert hat. Und um diese Forschung zu unterstützen, wurden viele Objekte und Fossilien, sogar vollständige Skelette freigelegt, die einen Einblick in das Leben der Neandertaler geben.

Ein Neandertaler-Gehirn im Labor züchten

Forscher der University of California, San Diego, züchten im Labor die Miniaturgehirne der Neandertaler (ähnlich einer Rinde, die die äußere Schicht des Gehirns ist) von der Größe einer "Erbse" in Petrischalen. Jede dieser „Erbsen“ trägt die NOVA1-Gen der Vorfahren und hat etwa 400,000 Zellen. Das Ziel des Züchtens und Analysierens dieser "Minihirns" von Neandertalern ist es, Licht auf kleine neuronale Klumpen zu werfen, die uns sagen können, warum diese lange überlebende Spezies ausgestorben ist und was der Grund für den modernen Menschen war, stattdessen den Planeten Erde zu erobern. Es ist wichtig, dies zu verstehen, da einige moderne Menschen durch Züchtung 2% DNA mit Neandertalern teilen und wir irgendwann mit ihnen koexistierten. Der Vergleich genetischer Unterschiede im Gehirn kann ihr Ableben und die schnelle Zunahme des Homo sapiens maximal beleuchten.

Um das Wachstum des Minihirns zu initiieren, verwendeten die Forscher die Stammzelltechnologie, bei der Stammzellen über einen Zeitraum von mehreren Monaten zu einem Gehirnorganoid (einem kleinen Organ) werden. In ihrer ausgewachsenen Größe messen diese Organoide 0.2 Zoll und sind mit bloßem Auge sichtbar. Ihr Wachstum ist jedoch eingeschränkt, da sie unter Laborbedingungen nicht die Blutversorgung erhalten, die für ihr vollständiges Wachstum erforderlich ist. So erhielten Minihirnzellen die Nährstoffe für das Wachstum durch den Diffusionsprozess. Es könnte möglich sein, sie weiter anzubauen, indem man ihnen vielleicht 3D-gedruckte künstliche Blutgefäße einprägt, um die Entwicklung zu ermöglichen, was Forscher gerne versuchen würden.

Erster Schritt, um das Gehirn des Neandertalers mit unserem zu vergleichen

Neandertaler-Gehirne sind im Vergleich zu menschlichen runden Gehirnen länglichere röhrenförmige Strukturen. In dieser außergewöhnlichen Arbeit verglichen Forscher verfügbare vollständig sequenzierte Genome von Neandertalern mit modernen Menschen. Das Neandertaler-Genom wurde sequenziert, nachdem es aus den Knochen der entdeckten Fossilien gewonnen wurde. Insgesamt 200 Gene zeigten erhebliche Unterschiede und von dieser Liste konzentrierten sich die Forscher auf NOVA1 – Master-Genexpressionsregulator. Dieses Gen ist bei Menschen und Neandertalern gleich, mit nur einem kleinen Unterschied (ein einzelnes DNA-Basenpaar). Das Gen hat eine hohe Expression in der neuronalen Entwicklung und wurde mit mehreren neuralen Erkrankungen wie Autismus in Verbindung gebracht. Bei näherer Betrachtung hatten Neandertaler-Minihirn sehr wenige Verbindungen zwischen Neuronen (Synapsen genannt) als üblich und hatten auch verschiedene neuronale Netzwerke, die ein wenig wie ein menschliches Gehirn aussahen, das an Autismus-Forschern prognostiziert wurde. Es ist sehr wahrscheinlich, dass Menschen im Vergleich zu Neandertalern fortschrittlichere und ausgeklügeltere neuronale Netzwerke hatten, die uns dazu brachten, über sie hinweg zu überleben.

Diese Forschung befindet sich in einem sehr frühen Stadium, um zu einer Schlussfolgerung zu gelangen, hauptsächlich aufgrund der Natur kontrollierter Experimente. Die größte Einschränkung dieser Studie besteht darin, dass solche Minihirns keine „bewussten Köpfe“ oder ein „volles Gehirn“ sind und kein wirklich vollständiges Bild davon vermitteln können, wie das Gehirn eines Erwachsenen funktioniert. Wenn jedoch verschiedene Regionen erfolgreich angebaut werden, können sie zusammenpassen, um ein größeres Verständnis des Neandertaler-„Geistes“ zu erlangen. Die Forscher würden auf jeden Fall gerne mehr über die Fähigkeit des Neandertaler-Gehirns herausfinden, Dinge zu lernen, und würden daher versuchen, diese Minihirne in den Roboter zu stecken und die Signale zu verstehen.

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{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}

Quelle (n)

Cohen J 2018. Neandertaler-Gehirn-Organoide werden zum Leben erweckt. Wissenschaft. 360(6395).
https://doi.org/10.1126/science.360.6395.1284

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