De schedel van een Neanderthaler (afb: Natuurhistorisch museum Londen)
Onderzoekers in de VS hebben in het lab ‘hersentjes’ gekweekt met behulp van een antiek gen (NOVA1) dat de hersenontwikkeling beïnvloedt. Daardoor zijn die hersenachtige orgaantjes kleiner en bobbeliger dan mensenhersens. Zo zouden iets weg hebben van de hersens van Neanderthalers, maar verder niet heel erg lijken.
NOVA1 heeft een evolutionair oudere versie van dat gen die Neanderthalers en Denisovanen, twee inmiddels uitgestorven ‘verwanten’ van de mens, gemeen zouden hebben. De hersenachtige orgaantjes, gekweekt uit genetisch aangepaste mensstamcellen, zouden niet erg lijken op wat onze ‘verwanten’ in hun kop hadden, maar het antieke gen zorgde wel voor verschillen met kweekhersentjes van cellen van een mens. Dit onderzoek zou meer inzicht moeten geven in hoe menselijke hersens zich in de loop van de evolutie zouden hebben ontwikkeld.
Mensen zijn genetisch sterker verwant met Neanderthalers en Denisovanen dan met welke andere primaat ook. Zo zou 40% van de Neanderthalerhersens genen hebben bevat die een mens ook heeft (of kan hebben). De onderzoekers rond Alysson Muotri van de universiteit van Californië in San Diego gebruikten de CRISPR/Cas9-techniek om de menselijke versie van NOVA1 te veranderen in de Neanderthalerversie. De hersentjes die ze kweekten waren zo’n 5 mm in doorsnee. Ze kweekten ook ‘normale’ mensenhersentjes om de twee kweekorgaantjes te kunnen vergelijken.
Anders
Het werd onmiddellijk duidelijk dat de mensenhersentjes anders waren dan de hersentjes die ontstonden uit pluripotente stamcellen met dat antieke NOVA1-gen. Muotri: “Dat zagen we al aan de vorm.” Mensenhersens zijn glad en bol, de ‘oude’ hersentjes ruw, hobbelig en kleiner. Dat komt hoogstwaarschijnlijk door verschillen in hoe de cellen groeien en zich vermenigvuldigen, veronderstellen de onderzoekers.
Het NOVA1-gen van de moderne mens, dat ook bij andere primaten te vinden is, verschilt op maar een plaats (base) met het oude NOVA1 van onze ‘verwanten’. Om die puntmutatie aan te brengen gebruikten de onderzoekers zoals gesteld de CRISPR-methode. Die ene verschillende baseplaats betekent, in dit geval, dat het eiwit NOVA1 van de mens een andere aminozuur heeft dan het NOVA1-eiwit van Neanderthalers en Denisovanen. Muotri: “Dat mensen deze versie nu hebben en niet de oude betekent een geweldig voordeel op bepaalde punten in de ontwikkeling. De grote vraag is dan: Welke?”
De obenderzoekers vonden ook verschillen op molecuulniveau. De onderzoekers zagen dat 277 genen een verschillende activiteit hadden. Sommige daarvan hebben invloed op de neuronontwikkeling en de verbindingen tussen de cellen. De ‘oude’ kweekhersentjes hadden andere spiegels van bepaalde eiwitten dan die ontstaan uit ‘normale’ mensencellen en het vuren gebeurde wanordelijker dan bij de menselijke orgaantjes. Ze zouden ook sneller rijpen.
Zegt weinig
“Het belangrijkste van dit onderzoek is dat blijkt dat een oud gen de hersenontwikkeling terugbrengt naar de oude toestand en dat zie je in het orgaantje”, zegt evolutiegeneticus Wolfgang Enard van de Ludwig-Maximilianuniversiteit in München, die niet aan het onderzoek heeft deelgenomen. Hij verbaast zich erover dat zo’n klein verschil in een gen zo’n grote gevolgen heeft. Hij denkt overigens niet dat dit onderzoek ons heel vertelt over de hersens van Neanderthalers.
Toch denkt Suzana Herculano-Houzel, evolutionair neurowetenschapster aan de Vanderbiltuniversiteit en ook niet bij het onderzoek betrokken, dat dit soort onderzoek nuttig kan zijn bij de bestudering van de evolutionaire ontwikkeling van de hersens. Muotri en de zijnen zijn van plan op dit pad van het hercreëren van antieke genen voort te gaan. Muotri denkt ook dat dit soort onderzoek kan bijdragen aan het begrip over hersenziektes die de moderne mens belagen.
Bron: Nature