Čtvrtek 28. října 2021, Den vzniku samostatného československého státu
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet

Lidovky.cz

Proč máme tak velký mozek? Může za to unikátní gen

Věda

  6:18
Cestu k výkonnému mozku nám otevřely rošády v genech předků. Ale vystavily nás i riziku schizofrenie, autismu a dalších závažných poruch.
(ilustrační snímek)

(ilustrační snímek) foto: Shutterstock

Otázka, proč jen člověk má mozek, který umí složit Bachovy fugy nebo zorganizovat let na Měsíc, zůstává z valné části nezodpovězená. Postupně však vědci nacházejí v lidské DNA stopy po událostech, které objasňují, jak jsme ke svým mozkům přišli.

Šimpanzí mozek má objem asi 400 kubických centimetrů a naši dávní předci australopitékové žili po miliony let se zhruba půllitrovými mozky. V lebkách současného Homo sapiens se však skrývá kolem 1400 kubických centimetrů mozkové tkáně. V přírodě najdeme větší mozky: pětitunový slon má mozek o objemu 4,5 litru a mozek čtyřicetitunového vorvaně je dokonce osmilitrový. V poměru k velikosti těla však představuje lidský mozek unikát. Vždyť stokilové prase vystačí s mozkem osmkrát menším.

Hned několik vědeckých týmů nyní prokázalo, že v pozadí razantního zvětšení mozku člověka stál vznik trojice genů označovaných jako NOTCH2NL.

Unikátní gen se pomnožil

Geny řazené do skupiny Notch se vyskytují v dědičné informaci nejjednodušších živočichů i člověka. Jméno, odvozené z anglického výrazu pro vrub nebo zářez, si vysloužily tím, že se jejich poškození projevuje u octomilek kromě jiného i typickou deformací křídel. Geny Notch kontrolují průběh formování těla živočichů. V lidském mozku je z této genové rodiny vysoce aktivní gen NOTCH2NL. V mozku našich nejbližších zvířecích příbuzných však chybí, a to naznačuje, že by se mohl podílet na unikátních vlastnostech lidského mozku.

Tým Davida Hausslera z Kalifornské univerzity v Santa Cruz zjistil, že gen NOTCH2NL začal vznikat už před 14 miliony let. Tehdy došlo v dědičné informaci pravěkého primáta ke zdánlivě neškodné změně. Gen NOTCH2 se zčásti překopíroval na nové místo v DNA. Nefungoval však a v podobě takzvaného pseudogenu zůstal dodnes v dědičné informaci šimpanzů a goril.

Předkové člověka si kopírování genu NOTCH2 zopakovali ještě před asi třemi miliony let. Kopie genu se opět vmáčkla na stejné místo a původně nefunkční pseudogen se změnil v pracující gen NOTCH2NL. Naši předci tak získali proti lidoopům gen navíc. U toho nezůstalo. Gen se v dědičné informaci našich předků zmnožil ještě několikrát. Jak uvádí Haussler ve studii v časopise Cell, člověk získal hned tři funkční geny NOTCH2NL, označované jako NOTCH2NLA, NOTCH2NLB a NOTCH2NLC. Lidoopi nemají žádný.

Zmnožení genu do několika „výtisků“ čili paralogů otevírá nové možnosti. Zatímco jeden gen se nadále věnuje původní činnosti, zbývající mají „volné ruce“. Jaké úlohy začaly u našich předků plnit zmnožené geny NOTCH2NL, odhalil tým Pierra Vanderhaeghena ze Svobodné univerzity v Bruselu ve studii publikované rovněž v Cell. Vědci zjistili, že gen brání buňkám vyvíjejícího se mozku v proměně na neurony. Prodlužuje se tak doba, kdy se buňky množí a kdy se mozek zvětšuje. Neurony už se množit nedokážou.

K podobným závěrům došli ve studii ve vědeckém časopise eLife i vědci z drážďanského Ústavu Maxe Plancka. Tým Wielanda Huttnera netušil, že se v lidské dědičné informaci nachází hned trojice genů NOTCH2NL. Vnesli však jeden z tria genů do mozků myších embryí a následně pozorovali intenzivní růst mozkové tkáně. Není tedy pochyb o tom, že zmnožení těchto genů zajistilo člověku prostor k růstu mozku.

Zaplatili jsme schizofrenií a autismem?

Jak vyplývá ze studie Hausslerova týmu, dostaly se lidské geny NOTCH2NL do hry právě v období, kdy se našim předkům začal nápadně zvětšovat mozek. Když se před více než dvěma miliony let objevil první člověk Homo habilis, měl mozek o objemu 600 kubických centimetrů. Jeho nástupci Homo erectus už mozek narůstal do objemu kolem 1000 kubických centimetrů. A když se před 300 000 let objevili první lidé Homo sapiens, měli už mozek stejně velký jako lidé dnešní.

Haussler objev nepřeceňuje: „Jedna změna nemohla vyvolat kompletní proměnu mozku. Některé změny ale byly důležitější než jiné. A vznik genů NOTCH2NL by mohl být jednou takovou důležitou změnou,“ uvedl pro časopis Science.

Za zvětšený mozek však lidstvo zaplatilo daň. Trojice genů NOTCH2NL se nachází v té části lidské dědičné informace, která je spojována s náchylností lidí ke schizofrenii, autismu či opožděnému duševnímu vývoji. Zřejmě nejde o náhodu. Oblast zmnožených genů je nestabilní.

„Tyto geny jsou pravděpodobně důležité pro vývoj mozkové kůry a narušení jejich regulace má za následek onemocnění,“ hodnotí pro časopis Science americký neurobiolog Greg Wray z Dukeovy univerzity.

Autor:

Otužování podle Wima Hofa je nebezpečné. Hrozí zástava, říká kardiolog Táborský

Premium Otužování je nejlepší prevence proti těžkému průběhu nemoci covid-19. Lidé mají větší šanci, že neskončí v nemocnici,...

Dětem, kterým pomáháte moc, mozek nepracuje správně, říká speciální pedagožka

Premium „Kdybychom k dětem v batolecím a předškolním věku přistupovali v některých oblastech víc ,postaru‘, měli bychom méně...

Váš syn bude žít jen pár týdnů. Zpověď matky zesnulého hokejisty Buchtely

Premium Přežít své dítě. Pro každého rodiče ta nejhorší představa. Teprve dvacetiletý hokejista Ondřej Buchtela zemřel loni v...

Akční letáky
Akční letáky

Všechny akční letáky na jednom místě!

Právě čtete

      Mohlo by vás zajímat