Науковці зробили сенсаційне відкриття про людський мозок

Вчені з’ясували, що мозок людини та інших тварин формується з двох паралельних систем клітин-попередників, які виникають на ранніх етапах розвитку ембріона. Одна з них дає початок передньому та середньому мозку, а друга — задньому мозку. Про це йдеться у дослідженні, опублікованому в Nature Neuroscience, передають Патріоти України.

Мозок починається з двох різних клітинних систем

Дослідники простежили розвиток мозку мишей ще на етапі гаструляції — одного з найперших етапів формування ембріона. Виявилося, що в цей момент одночасно виникають два типи клітин-попередників нервової тканини.

Перший тип, який науковці називають передньою нейроектодермою, згодом формує передній і середній мозок. Другий — задню нейроектодерму — дає початок задньому мозку.

Тобто різні частини мозку не просто поступово відокремлюються від однієї універсальної групи клітин. Вони від самого початку розвитку мають різне клітинне походження.

Це підтвердили на людських клітинах

Після експериментів із мишами вчені перевірили, чи працює така сама схема у людини. Для цього вони використали людські плюрипотентні стовбурові клітини, здатні перетворюватися на різні типи клітин організму.

Дослідники змогли спрямувати їх двома різними шляхами — до клітин, характерних для переднього та середнього мозку, або до клітин заднього мозку. Причому ці клітини мали різні молекулярні характеристики ще до того, як перетворилися на зрілі нервові клітини.

Особливо важливим результатом стало те, що науковці змогли отримати з людських стовбурових клітин моторні нейрони заднього мозку. Раніше такі клітини було складно вирощувати в лабораторії, а тепер новий підхід може спростити дослідження захворювань, пов’язаних із мозковим стовбуром.

У клітин є різні генетичні програми

Дві групи клітин відрізняються не лише тим, у яку частину мозку вони перетворюються. Вони також використовують різні генетичні програми.

Клітини, з яких розвиваються передній і середній мозок, експресують ген Otx2, тоді як майбутні клітини заднього мозку характеризуються активністю Gbx2. Водночас відрізняється і те, як у цих клітинах упакована ДНК — їхні так звані хроматинові ландшафти мають різну структуру.

Як пояснює ScienceAlert, саме ця особливість може частково пояснити, чому попередні спроби виростити в лабораторії певні клітини заднього мозку часто були невдалими: дослідники могли починати не з того типу клітин-попередників.

Дві системи можуть бути дуже давніми

Найцікавіша частина відкриття стосується не лише розвитку людського організму, а й еволюції. Дослідники перевірили ембріони кількох видів тварин — зокрема мавп, курей, рибок даніо та жолудевих червів — і виявили схожу двокомпонентну схему розвитку нервової системи.

Ці види мають спільного далекого предка, а їхні еволюційні лінії розійшлися приблизно 550 мільйонів років тому. Тому автори дослідження припускають, що два типи клітин-попередників могли бути частиною плану розвитку нервової системи протягом сотень мільйонів років.

Водночас учені застерігають від надто буквального трактування результатів. Дослідження показує, що мозок розвивається з двох різних клітинних систем, але поки не доводить, що ці системи колись існували як два окремі органи або незалежно еволюціонували.

На думку авторів, мозок сучасних тварин можна розглядати як єдиний орган, який виникає з двох давніх ліній клітин-попередників. Як саме ці дві системи сформувалися в ході еволюції та чому зрештою об’єдналися, залишається питанням для майбутніх досліджень.

Нагадаємо, тривалий час науковці вважали, що вибір робочої руки — це лише біологічна дрібниця. Проте сучасні дослідження доводять, що мозок шульги має унікальну «проводку», яка забезпечує нестандартне мислення та швидші реакції.