Vědci našli sekvenci, která z opičího mozku dělá lidský

aneb za vznik matematiky vděčíme evoluční hříčce zvané genový enhancer HARE5

Moderní lidé sdílejí asi 95 procent svého genetického kódu se šimpanzi. Za viníka enormního zvětšení našeho mozku výzkumníci označili evoluční hříčku - sekvenci nazvanou HARE5.

Znalost anatomie mozku a jeho fungování v poslední době extrémně pokročily. Přispěl k tomu rozvoj zobrazovacích metod. Neurovědcům s jejich hračkami v podobě skenerů magnetické rezonance začíná dařit číst i lidskou mysl ještě dříve, než si to zkoumaná osoba sama uvědomí. Pozadu nezůstávají ani molekulární genetici. Čtením genomů a jejich porovnáváním se dostávají stále blíž tomu, co nás dělá lidmi.

J. Lomax Boyd, první autor publikace. Kredit: Duke University

Všechny mozky obratlovců jsou si stavbou hodně podobné, prý proto, že jsme měli společného předka. Odlišnosti formovaly podmínky života a způsob obživy. Proto se u ptáků rozvinuly hlavně hemisféry koncového mozku, které obsahují sluchová a zraková centra, to čichové je zakrnělé. Jednoduše proto, že ptáci mají čich velmi špatný. S mozečkem, kterým koordinují let, to je přesně naopak. Jak ale praví klasik, výjimky potvrzují pravidlo. I u ptáků najdeme mozeček jako tintítko. U těch nelétavých pro něž by koordinace letu byla poněkud přepychem. Podobně na tom jsou s mozkem savci. S poměrem velikosti mozku k tělu jsou na špici z čehož usuzujeme, že evoluce na ně tlačila zvlášť mocně a proto jim mozek bytněl, navzdory své nenasytnosti. I když mozek tvoří asi jen dvě procenta naší hmotnosti, stojí nás jeho provoz téměř čtvrtinu veškeré energie doplňované do krve ve formě glukózy.

Zvětšit obrázek

Krátkým úsekem lidské DNA se daří podpořit rozvoj mozku i u pokusných hlodavců. O zvýšené aktivitě genu vypovídá modrá barvička. Myší embrya vylepšená o zmíněný kousek lidské DNA mají mozek ke konci gravidity větší o 12 %. Myším embryím vybaveným tímtéž kouskem DNA, ale pocházejícím od šimpanze, se mozek nezvětšuje. (Kredit: Silver lab, Duke University)

Výzkumníci na Duke University v Durhamu už celé desetiletí mapují genomy a hledají v nich místa, kterými se člověk od všech ostatních primátů liší. Našli takových míst stovky. Říkají jim stopy evoluce a milníky zásadních změn v utváření kostry, pohybových schopností a poznávacích procesů s dopadem na vnímání světa. Podle změn určují i dobu, kdy jsme se s našimi opičími příbuznými rozkmotřili. K rozvodu s utnutím sexuálních styků, kdy jsme se my a šimpanzi rozhodli dál jít každý svou vlastní cestou, došlo někdy před šesti miliony let. Za celou tu dobu v celém řetězci DNA (tedy všech chromozomech), ale zase tak moc změn s dopadem na příznivý rozvoj mozku, moc nevzniklo. Našli jich v blízkosti příslušných genů jen šest (HARE1 až HARE6).

Jinak řečeno, rozdíl, kterému přičítáme explozi v růstu lidské mozkové kůry a to, jak nám to na rozdíl od našich nejbližších příbuzných dnes „pálí“, má na svědomí jen tolik změn v DNA, kolik máme prstů na rukou. Bývalo zvykem mluvit o nich, jako o změněných genech. Už tak nečiníme. Záměrně. Ten nejdůležitější rozdíl se totiž týká úseku dlouhého pouhých 1200 párů bází a o žádný gen v něm nejde. To na významu dávné události ale nikterak neubírá. Jde totiž o změnu, která gen ovlivňuje. A to velice významný gen. Má pod palcem tvorbu neokortexu, jehož vznik spouští v době, kdy náš život na samém začátku.

Lidský neokortex, neboli kůra velkého mozku, se od toho opičího liší tím, že v době jeho utváření se nám, lidem, zkracují buněčné cykly. Buňky se nám v tu chvíli pomnoží za stejný čas vícekrát, než opici a proto je ta naše kůra o něco mocnější. Zajímavé na tom je, že to je výsledek nepatrných změn na vláknu DNA v místech, kterým se říká non-coding (nic-nekódující). Považovali jsme tuto část našeho genomu za balast, pozůstatek infekcí a nesmysly, kterých se nám nepodařilo včas zbavit. Nastal čas ale na toto smetí, které taháme ve všech buňkách z generace na generaci stále sebou, změnit názor. Podobně, jako v našich domácnostech nepotřebné haraburdí odkládáme do sklepa, protože se s ním občas dá spravit co se porouchalo a občas i vylepšit něco, co porouchat ještě nestihlo. Stejně pracuje i evoluce. Tak se také stalo, že náhodná změna v nefunkční veteši se připletla do místa, z něhož popošťouchla nediferencované buňky k větší chuti se množit. A protože se to týkalo mozku, můžeme s nadsázkou říci, že vlastně může za vnik abstraktního myšlení a matematiky.

Zvětšit obrázek

Modrá: Gen nazvaný FZD8 je odpovědný za spuštění tvorby mozku v raném embryonáoním vývoji. Žlutá: Krátký úsek DNA umístěný v sousedství genu ovlivňuje jeho aktivitu (enhancer). Příčné červené proužky vyjadřují nepatrné odlišnosti v sekvenci nukleotidů, kterými se tato oblast u lidí a šimpanzů liší. Nepatrné rozdíly mají ale na funkci genu výrazný vliv. Růžová: Výsledkem působení enhanceru je zkrácení buněčného cyklu, čímž se za stejnou dobu v lidském mozku buňky dávající základ vzniku mozkové oblasti zvané neokortex, pomnoží vícekrát. (Kredit: Boyd et al.,Durham University 2015)

Profíci to ve své práci popisují jako HARE5 enhancer genu FZD8. V lidštině to znamená, že zhruba tisíc bází pošťuchuje v embryonálním vývoji gen, který kmenové buňky ve vyvíjejícím se shluku buněk budoucího mozku přesvědčí k rychlejší transformaci do nervových kmenových buněk a rychlejšímu množení. Právě to by mělo být tím, co z nás nad šimpanzi udělalo „nadřazenou rasu“. Naznačoval by tomu výsledek pokusu, při němž kratičký úsek DNA, který toho má být původcem, přenesli do myších embryí. Zatímco šimpanzí kousek DNA (oblast HARE5 se od té lidské liší jen šestnácti písmeny) s myším embryem ani nehnul, vpravení lidského HARE5 myškám mění mozek k nepoznání. Lidský posilovač genu pobízí i ten myší a zárodkům hlodavců tvorbu neuronů urychluje tak mocně, až jim hlavy rostou o 12 procent větší.

Můžeme říkat, že vědci našli genetický článek, který udělal ze šimpanzího mozku ten lidský?

Z komentářů, kterými výsledky durhamského týmu častují jejich kolegové z jiných pracovišť, lze soudit, že nejspíš ano. Svědčí pro to i časování nástupu růstu mozku „velkohlavých“ myší. Odpovídá rozdílům intrauterinního vývoje šimpanzích a lidských plodů. Z komentářů ale také zaznívá, že není vyloučeno, že časem objevíme ještě další oblasti v lidské DNA, které budou do rozvoje lidského mozku také nějak zapleteny a které budou promlouvat do toho, čemu říkáme mít pod čepicí.

Pro mnohé z nás asi bude překvapením, že sekvence o kterou jde není genem. Tedy alespoň ne v tom klasickém slova smyslu – nejde o úsek DNA, který by byl odpovědný za produkci nějakého proteinu, nebo funkce. To, co z nás udělalo vládce tvorstva jsou pouhé sekvence non-coding DNA, která není genem, jen jejich činnost podporuje. To není dobrá zpráva pro kreacionisty. Jednak proto, že se postupně dopracováváme k tomu zásadnímu, co změnilo „opičí intelekt“ v ten „Adamův“, ale že se dokonce ukazuje, že to nemají na svědomí geny a že ten rozdíl mezi „námi“ a „jimi“, je ještě něčím menším – co do schopností moků se lišíme jen pouhými genovými „enhancery“.

Nejspíš to tak bude

S tvrzením, že u tohoto orgánu na velikosti záleží, nejspíš narazíme na nesouhlas celé poloviny lidstva. Ženský mozek je totiž v průměru o deset procent menší. Dokonce i Einstein by se svými 1230 gramy do lidského průměru, který je mezi 1300 až 1400 gramy, zařadil jen s odřenýma oběma ušima. Faktem je, že mezi velikány ducha najdeme jak osoby s extrémně malým mozkem (třeba Anatola France), tak giganty s dvoukilovým náčiním, jaké nosil Ivan Sergejevič Turgeněv. Z toho plyne jediné a to je, že inteligence závisí především na struktuře (zvrásnění) mozku. To ale nevylučuje platnost lidového rčení, které říká, že z … bič neupleteš. Tím se má na mysli, že vyšší inteligence se bez patřičného počtu neuronů rovněž nekoná. Ani to ještě není u inteligence všechno. Podmínkou je i schopnost patřičné neurony uvést ve správný okamžik z letargie do stavu aktivity. Jinak nám obsah mozkovny je dobrý také akorát tak k naložení do formalinu.

Zvětšit obrázek

iTOL (Interactive Tree of Life) – fylogenetický strom života. Výsledek porovnání sekvencovaných genomů, je známější pod přezdívkou „zlý sen kreacionistů“. (Kredit: Bioinformatics 23(1): 127-8.)

Debra L. Silver, molekulární genetička na Duke University v Durhamu. Ve své laboratoři hodlá myším, kterým lidskou DNA zvětšila mozky, zkoumat kognitivní schopnosti a inteligenci. (Kredit: DU)

Nejen odpůrci evoluce, ale ani zelení nebudou z pokusů prováděných v Durhamu nadšeni. Debora Silverová geneticky modifikované organismy, neboli transgenní myši s lidskou DNA, nejen, že neusmrtila. Své „myšolidi“ chová dál a až povyrostou, hodlá je podrobit celé škále testů. Ty by měly dát odpověď na otázku, zda onen „nic nekódující“ camfourek lidské DNA, který v myších mozcích udělal kvantitativní revoluci bude mít za následek to, co spáchal v těch lidských. A zda se velikost zvířecích hlav s více neurony i u dalšího druhu projeví vylepšením mysli a schopností.

Alternativní pohled na evoluci určený pro výuku na školách:

Literatura
Human-Chimpanzee Differences in a FZD8 Enhancer Alter Cell-Cycle Dynamics in the Developing Neocortex, J. Lomax Boyd et al., Current Biology, 2015 DOI: 10.1016/j.cub.2015.01.041

Autor: Josef Pazdera

Datum: 24.02.2015 07:28

Tisk článku

Související články:

Lstivá generativní inteligence GPT-4 je mnohem přesvědčivější než lidé Autor: Stanislav Mihulka (02.04.2024)
Ghostboti zemřelých by mohli škodit duševnímu zdraví Autor: Stanislav Mihulka (18.03.2024)
Lovci civilizací SETI prohledali matematicky podezřelý planetární systém Autor: Stanislav Mihulka (10.03.2024)
Kyberútok, jaký tu ještě nebyl: Červ, který využívá generativní inteligenci Autor: Stanislav Mihulka (06.03.2024)
Čínští geologové ulovili seismického Dračího krále Autor: Stanislav Mihulka (01.03.2024)

Diskuze:

nebut labut

Zdenek Janeček,2015-02-28 19:25:31

kazdy nech si najde svoji cestu a hlavne nech nerozkazuje druhemu.