Izolirao je DNK od egipatskih mumija. Otkrio je Denisovane, izumrlu vrstu drevnog čovjeka, sekvenciranjem DNK iz sićušnog komada kosti. Vodio je veliku studiju za rekonstrukciju neandertalskog genoma - i pronašao je tragove njihovih gena koji i danas stoje kod nekih od nas. Sada švedski genetičar dr. Svante Paabo želi ponovno okrenuti paleontologiju naopako - ovaj put planira uzgajati neandertalske matične stanice u sićušnim mozak organoidima u epruveti.
Ne planira potpuno obnoviti mozak neandertalca u kadi - radije želi koristiti uređivanje gena da bi ljudskim matičnim stanicama dao nekoliko varijanti gena koji su pronađeni u neandertalcima. Te uređene matične stanice zatim se postavljaju u stanice malog mozga koje oponašaju razvoj mozga fetusa, zajedno s vlastitim krvnim žilama, neuronskim mrežama i funkcionalnim sinapsama.
Uspoređujući rast neandertaliziranih mini-mozgova s ljudskim rastom, Paabo se želi istaknuti genetskim čimbenicima koji nas čine tako posebnima.
"Neandertalci su bili inteligentni poput ostalih sisavaca. Nisu izašli u ocean ako nisu vidjeli drugu obalu ", kaže Paabo. "Ali za mene je najveće pitanje u povijesti čovječanstva: zašto smo postali toliko očajni?"
DNK revolucija
Paleontolozi se dugo pitaju kako je evolucija zaslijepila naše nevjerojatne mozgove. Uspoređujući našu genetiku sa najbližima rođacima majmuna, genetičari su mukotrpno izolirali nekoliko kritično različitih gena. Na primjer, male mutacije u FOXP2 čini se da podupiru našu sposobnost stvaranja složenih fonema i riječi. Neki čak vjeruju da je FOXP2 ključna biološka korist koju nam pruža naš bogat, bogat jezik.
Nažalost, usporedba genoma može otkriti samo gene koji se razlikuju između ljudi i majmuna - ali kako su ti geni oblikovali naš razvoj mozga ostaje bez odgovora.
Promotivni video:
"U prošlosti smo se samo ograničili na promatranje redoslijeda podataka i katalogiziranje razlika kod drugih primata", žali se neurogenetski Simon Simon Fischer, koji vodi Institut za psiholingvistiku Max Planck u Nijmegenu, Nizozemska. "Malo smo se razočarali nakon toliko godina rada s tradicionalnim instrumentima."
Sada se zahvaljujući nevjerojatnoj DNK tehnologiji sve sprema za promjenu.
Prije tridesetak godina Paabo je počeo ozbiljno razmatrati radikalnu ideju: može li se DNK izvaditi iz mrtvog tkiva? Iako je DNA relativno stabilna u usporedbi s drugim biomolekulama, poput proteina, nakon smrti počinje brzo propadati. Poznata dvostruka spirala, koju je priroda pažljivo umotala u kompaktne strukture, s vremenom se razbija na sve kraće i kraće fragmente. Ponovno postavljanje tih fragmenata u koherentne strukture pokazalo se izuzetno teškim, ali je 1985., koristeći ostatke 2.400 godina stare mumije, Paabo uvjerljivo pokazao da se to može učiniti.
Ovo otkriće otvorilo je vrata paleontologije. Znanstvenici više nisu vezani tradicionalnom DNK modernih, živih vrsta; sada imaju moćno sredstvo za povratak u vrijeme i istraživanje DNK izgubljene u povijesti.
Zaslijepljen ovim početnim uspjehom, Paabo se okrenuo neandertalcima, tajanstvenoj grani ljudi koja je izumrla prije više od 30 000 godina. Godine 2016. objavio je prvi cjeloviti neandertalski genom, šokirajući znanstvenike i javnost s intrigantnim rezultatom: 1 do 6 posto neandertalskih gena bilo je prisutno kod ljudi iz Europe, Bliskog i Dalekog Istoka. Drugim riječima, u nekim trenucima drevne povijesti naši su preci plesali vodoravni tango sa svojim neandertalskim rođacima, a mi smo izravna ostavština tih plesova.
Neandertalci su ostavili trag na DNK ljudi koji danas žive. Vrlo je cool. Neandertalci nisu u potpunosti izumrli “, rekao je tada Paabo.
Njegovo otkriće dovelo je do šireg pitanja: U kojoj su mjeri neandertalci povezani s nama? Poput suvremenih ljudi, i ovi hominidi široke čeljusti s istaknutim obrubom živjeli su u špiljama i slikali se po zidovima, stvarali kape i ukrašavali njihova tijela cvijećem mnogo prije nego što su moderni ljudi zakoračili u Europu. Međutim, oni su izumrli, a ljudi su dosegli milijardu i raspršili se diljem svijeta.
Usporedbom naših genoma, Paaboov tim identificirao je nekoliko regija koje sadrže DNK varijacije - promjene koje bi mogle pomoći ljudima da se prilagode. Među njima su genomske regije koje igraju ulogu u kognitivnom razvoju.
Iako se naše divlje različite sudbine možda nisu u potpunosti povezane s razlikama u spoznaji, Paabo misli da je ovo dobro mjesto za početak. I zahvaljujući organelama mozga, on sada može testirati svoju ideju.
Kuglice za mozak
Mozgani organoidi se različito nazivaju: moždane sfere, mini-mozgovi, moždane organele. Prvi put izumljeni 2013. godine, ove bizarne kuglice ili kapljice za mozak izgledaju prilično jezivo. No, budući da njihov rast odražava razvoj ljudskog embrionalnog mozga, ove su kuglice brzo postale omiljena igračka neuroznanstvenicima.
Postoji mnogo različitih recepata za pravljenje organela u mozgu, ali obično se izrađuju od matičnih stanica čovjeka. Pod budnim nadzorom, stanice se polako razvijaju u deformirane komade moždanog tkiva pomoću kemijske juhe. Slično kao u stvarnom ljudskom mozgu, većina kapi sadrži strukturu sličnu moždanoj kore, natečenom vanjskom sloju mozga koji organizira kognitivne funkcije više razine kao što su pažnja, jezik i misao.
Nakon dovoljno vremena, neuroni unutar moždanih kuglica napune se električnom aktivnošću i povezuju se s neuronskim mrežama, pri čemu se neke veze protežu kroz cijeli organoid. Te kapi za mozak nisu "mini-mozgovi" u smislu da mogu misliti ili osjećati, ne. Ali pažljiva analiza njihovog staničnog sastava i ekspresije gena otkrila je skup funkcionalnih tipova neurona, čiji kombinirani rad nalikuje mozgu zametaka drugog tromjesečja.
Drugim riječima, moždane kuglice idealni su kandidati za proučavanje razvoja mozga. Od svog početka korišteni su za oponašanje autizma, šizofrenije i proučavanje učinaka virusa Zika na mozak fetusa.
A sada će zahvaljujući Paabu naći primjenu u paleontologiji.
Oživljavanje neandertalaca
Da bi vratili čitav neandertalski genom, znanstvenici bi morali promijeniti milijun gena. Ovaj ambiciozni cilj trenutno nije moguć čak i sa sofisticiranim alatima za uređivanje genoma poput CRISPR.
Umjesto da grubo uređuje sve neandertalske varijante u ljudskim matičnim stanicama, Paabo koristi suptilniji pristup: uvodi samo tri ključna gena koji se razlikuju kod ljudi i neandertalaca, a zatim prati učinke tih gena na razvoj mozga.
Ovo je dokazana metoda.
Prije nekoliko godina, radeći s Wielandom Hattnerom, neuroznanstvenicima iz Instituta Max Planck za molekularnu staničnu biologiju i genetiku, tim je uzgajao organele mozga koristeći leukocite od ljudi i drugih primata. Kapi za mozak razvijale su se tijekom nekoliko tjedana, omogućujući znanstvenicima da uspoređuju i uspoređuju kako se rast stanica razlikuje među vrstama. Pomoću žive mikroskopije znanstvenici su otkrili da ljudske stanice postaju jedan i pol puta duže od majmuna kako bi uskladile svoje kromosome prije dijeljenja na kćeri. A to produljenje na neki način pomaže čovjeku da stvori mnogo više neuronskih matičnih stanica od naših najbližih primata.
Paabo se nada da će pronaći više ovih upečatljivih razlika u neandertalskim mini-mozgovima, jer bi mogli objasniti zašto su moderni ljudi osvojili kao vrstu.
"Najbolji bi rezultat bio da genetske promjene dovedu do dužeg ili razgranatog rasta neurona", kaže on. "Mogli biste reći da je to biološka osnova zbog čega naš mozak drugačije funkcionira."
Napokon, ovo je tek početak proučavanja ljudske jedinstvenosti, što je postalo moguće tek sada.
Ilya Khel