Ця таємниця має понад півмільярда років: науковці зробили вражаюче відкриття щодо людського мозку.
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.
Цю інформацію було представлено в дослідженні, яке з'явилося в журналі Nature Neuroscience.
Мозок формує свою структуру з двох окремих клітинних систем.
Вчені дослідили процес розвитку мозку мишей на стадії гаструляції — одного з початкових етапів формування ембріона. Виявилося, що в цей період одночасно з’являються два різних типи клітин-попередників нервової системи.
Перший тип, який науковці називають передньою нейроектодермою, згодом формує передній і середній мозок. Другий -- задню нейроектодерму -- дає початок задньому мозку.
Отже, різні ділянки мозку не просто поступово відокремлюються від однієї загальної групи клітин. Вони з самого початку свого розвитку мають різне клітинне походження.
Це підтвердили на людських клітинах
Після проведення досліджень на мишах науковці вирішили дізнатися, чи аналогічний підхід спрацює й у людському організмі. Для цього вони застосували людські плюрипотентні стовбурові клітини, які мають здатність трансформуватися в різні види клітин.
Дослідники змогли направити їх у два різних напрямки – до клітин, що належать передньому та середньому мозку, або ж до клітин заднього мозку. Важливо, що ці клітини мали різні молекулярні ознаки ще до того, як стали зрілими нейронами.
Одним з найзначніших досягнень стало те, що дослідники змогли виростити моторні нейрони заднього мозку з людських стовбурових клітин. Раніше створення таких клітин у лабораторних умовах викликало значні труднощі, але нова методика може спростити вивчення хвороб, пов'язаних із мозковим стовбуром.
Клітини мають різноманітні генетичні програми.
Дві категорії клітин мають відмінності не лише в тому, в яку ділянку мозку вони трансформуються. Вони також реалізують різні генетичні механізми.
Клітини, що формують передній та середній мозок, виявляють експресію гена Otx2, тоді як клітини, які стануть основою для заднього мозку, демонструють активність Gbx2. Крім того, існують суттєві відмінності в упаковці ДНК цих клітин: їхні хроматинові ландшафти мають різну організацію.
Як зазначає ScienceAlert, ця характеристика може частково роз'яснити, чому раніше лабораторні спроби вирощування певних клітин заднього мозку часто не приносили успіху: можливо, дослідники починали з невірного 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 організми мають спільного далекого предка, а їх еволюційні шляхи розділилися близько 550 мільйонів років тому. З огляду на це, дослідники висловлюють припущення, що два різних типи клітин-попередників могли відігравати важливу роль у формуванні 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.
Автори вважають, що мозок сучасних тварин можна сприймати як єдиний орган, що походить від двох стародавніх ліній предкових клітин. Проте, як ці дві системи еволюціонували і чому врешті-решт злилися, залишається відкритим питанням для подальшого вивчення.
Нагадуємо, що протягом багатьох років вчені вважали, що вибір домінуючої руки є всього лише незначним біологічним аспектом. Однак новітні дослідження свідчать про те, що у мозку шульги існує особлива "проводка", яка сприяє оригінальному мисленню та більш швидким реакціям.
