Evrim: Laboratuvarda Yetiştirilen ‘Mini Beyinler’ Bir Mutasyonun İnsan Zihnini Yeniden Yapılandırmış Olabileceğini Gösteriyor – Itzia Ferrer & Per Brattås

//
181 Okunma
Okunma süresi: 3 Dakika

Biz insanların bugünkü hale nasıl geldiği sorusu bilim insanlarının uzun zamandır cevaplamaya çalıştığı bir soru. Karmaşık bir dile, şiire ve roket bilimine yol açan bu kadar gelişmiş bilişsel yeteneklerimiz nasıl evrimleşti? Modern insan beyni ne açıdan Neandertaller ve Denisovanlar gibi en yakın evrimsel akrabalarımızınkilerden farklıdır?

Nesli tükenmiş bu türlerden gelen antik genleri insan “mini beyinlerine” – bir laboratuvarda yetişen, kendilerini insan beyninin küçük versiyonları olacak şekilde düzenleyen kök hücre kümeleri – yeniden kazandırarak bilim insanları yeni ipuçları bulmaya başladılar.

İnsan evrimi ile ilgili bildiklerimizin çoğu, eski fosillerin ve kemiklerin çalışılmasından gelmektedir. Neandertallerin ve Denisovanların, insanlardan yaklaşık 500-600 bin yıl önce ayrıldıklarını ve son Neandertallerin, yaklaşık 40 bin yıl önceye kadar Avrupa’da olduklarını biliyoruz.

Araştırmalar ayrıca insanlarla Neandertallerin çiftleştiğini ve Neandertallerin önceleri düşündüğümüzden çok daha sofistike olduğunu göstermiştir.

Fosilleşmiş kafataslarının boyutunu ve şeklini incelerken, arkaik insanlardan gelen beyinlerin daha büyük olmasalar da modern insan kafataslarıyla kabaca aynı boyutta olduğunu ve farklı şekillerde göründüğünü biliyoruz. Bununla birlikte, bu tür varyasyonlar farklı bilişsel yetenekler ve işlevlerle ilişkili olsalar da fosiller, şekillerin işlevi nasıl etkilediğini tek başına açıklayamaz. Neyse ki son teknolojik gelişmeler soyu tükenmiş akrabalarımızdan nasıl farklı olduğumuzu anlamak için yeni bir yol sağladı.

Homo Sapiens, Neanderthaller’e karşı.

Antik DNA’nın dizilimi, bilim insanlarının Neandertallerin ve Denisovanların genlerini modern insanların genleriyle karşılaştırmasına izin verdi. Bu, farklılıkların ve benzerliklerin belirlenmesine yardımcı oldu ve DNA’mızın çoğunu Neandertallerle ve Denisovanlarla paylaştığımızı ortaya çıkardı.

Yine de, belirli bölgelerde, sadece modern insanlar tarafından taşınan gen varyantları vardır. İnsana özgü bu DNA bölgeleri, türümüzü soyu tükenmiş akrabalarımızdan ayıran özelliklerden sorumlu olabilir. Bu genlerin nasıl çalıştığını anlayarak, modern insanlara özgü özellikler hakkında bilgi edinebiliriz.

Arkaik ve modern DNA dizilerini karşılaştıran çalışmalar, beynin işlevi, davranışı ve gelişimi için önemli olan, özellikle hücre bölünmesi ve hücreler arasında elektrik sinir uyarılarını iletilen sinapslarda yer alan, genlerdeki farklılıkları belirledi. Bunlar, insan beyninin Neandertal beyninden daha yavaş olgunlaştığını öne sürdü.

Özellikle, karar verme gibi daha yüksek dereceli bilişi kapsadığı düşünülen orbitofrontal korteksin bebeklerde gelişimi, Neandertallerden ayrıldığından beri önemli ölçüde ama göze çarpmadan değişmiş olabilir. İnsanlar ayrıca atalarından daha geç cinsel olgunluğa ulaşırlar, bu da neden daha uzun yaşadığımızı açıklamaya yardımcı olabilir.

Büyüyen Beyinler

En önemli evrimsel değişikliklerin hangileri olduğu uzun zamandır belirsizdir. Kaliforniya Üniversitesi, San Diego’daki Alysson Muotri liderliğindeki bir bilim ekibi, yakın zamanda Science dergisinde bu soruya biraz ışık tutan bir çalışma yayınladı.

Bunu, deriden elde edilen kök hücrelerden, bilimsel olarak “organoidler” olarak bilinen mini beyinler yetiştirerek yaptılar. Beyin organoidleri bizim gibi bilinçli değildir, çok basittirler ve kan akışı eksikliği nedeniyle yaklaşık beş veya altı milimetreden daha büyük boyutlara ulaşmazlar. Ama beyin dalgaları yayabilirler ve ışığa yanıt veren nispeten karmaşık sinir ağları büyütebilirler.

Ekip, genlerin kesin olarak düzenlenmesini ve manipüle edilmesini sağlayan ve “genetik makas” olarak bilinen Nobel ödüllü CRISPR-Cas9 teknolojisini kullanarak organoidlere beyin gelişiminde rol oynayan bir genin soyu tükenmiş bir versiyonunu ekledi.

İnsan beyni organoidi.

Bir mutasyon, geni modern insanların taşıdığı mevcut versiyonuna dönüştürürken genin eski versiyonunun Neandertallerde ve Denisovanlarda mevcut olduğunu biliyoruz.

Tasarlanmış organoidler çeşitli farklılıklar gösterdi. İnsan organoidlerinden daha yavaş genişlediler ve nöronlar arasında farklı bağlantılara sahip oldular. Ayrıca pürüzsüz ve küresel modern insan organoidlerine kıyasla daha küçük ve pürüzlü, karmaşık yüzeylere sahiptiler.

Bir Öncü Mutasyon mu?

Çalışmada modern ve arkaik insanlar arasında farklı olan 61 gen belirlendi. Bu genlerden biri, erken beyin gelişimi sırasında diğer genlerin aktivitesini düzenlemede ve sinaps oluşumunda önemli bir role sahip olan NOVA1 geniydi.

NOVA1’in değiştirilmiş aktivitesinin daha önce mikrosefali (küçük bir kafaya yol açan), nöbetler, şiddetli gelişimsel gecikme ve ailesel disotonomi adı verilen genetik bir bozukluk gibi nörolojik bozukluklara neden olduğu bulunmuştur, bu da normal insan beyin fonksiyonu için önemli olduğunu göstermektedir. Modern insanların taşıdığı sürüm, kodun tek bir harfinde bir değişikliğe sahiptir. Bu değişiklik, genin ürünü olan NOVA1 proteininin farklı bir bileşime ve muhtemelen farklı bir aktiviteye sahip olmasına neden olur.

Organoidleri analiz ederken, bilim adamları arkaik NOVA1 geninin, birçoğu beyin hücreleri arasında sinapslar ve bağlantılar oluşturmada rol oynayan diğer 277 genin aktivitesini değiştirdiğini buldular. Sonuç olarak, mini beyinler modern bir insanınkine göre farklı bir hücre ağına sahipti.

Bu, NOVA1’deki mutasyonun beynimizde önemli değişikliklere neden olduğu anlamına gelir. DNA kodunun tek bir harfinde meydana gelen bir değişiklik muhtemelen modern insanlarda yeni bir beyin fonksiyon seviyesine yol açtı. Bilmediğimiz şey bunun tam olarak nasıl olduğu.

Ekip, her birini veya birkaçının bir kombinasyonunu değiştirdiğinizde ne olacağını görmek için diğer 60 geni daha ayrıntılı olarak araştırarak büyüleyici bulgularını takip edeceklerini söyledi.

Hiç şüphesiz bu alan, organoidlerin bu eski türlerin beyinleri hakkında önemli bilgiler verdiği ilginç bir araştırma alanıdır. Ama daha başındayız. Tek bir genin manipülasyonu gerçek Neandertal ve Denisovan genetiğini yakalayamayacaktır. Ama yine de bilim insanlarının insanlara özgü bazı genlerin nasıl çalıştığını anlamalarına yardımcı olabilir.


Itzia Ferrer & Per Brattås– “Evolution: lab-grown ‘mini brains’ suggest one mutation might have rewired the human mind“, (Erişim Tarihi: 17.08.2021)

Çevirmen: Çağan Arda Kurban
Çeviri Editörü: Çağan Fırtına

Pamukkale Üniversitesi Tıp Fakültesi'nde lisans eğitimi görmektedir. Sinirbilim, antropoloji, evrimsel biyoloji, evrimsel tıp, biyoetik ve bilim felsefesi ilgi alanlarındandır. Kahve yapmayı ve içmeyi sever.

Bir cevap yazın

Your email address will not be published.

Önceki Gönderi

Örtük Önyargı – Michael Brownstein (Stanford Encyclopedia of Philosophy) - Michael Brownstein

Sonraki Gönderi

Veganizm Her Zaman İçin Et ve Süt Ürünlerinden Kaçınmaktan Ziyade Ahlaki Bir Yaşam Sürmekle İlgili Olagelmiştir - Kate Stewart & Matthew Cole

En Güncel Haberler Analitik Felsefe