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Crescere il cervello di Neanderthal in laboratorio

SCIENZEBIOLOGIACrescere il cervello di Neanderthal in laboratorio

Lo studio del cervello di Neanderthal può rivelare le modificazioni genetiche che hanno portato i Neanderthal ad affrontare l'estinzione mentre ci hanno reso umani come una specie unica di lunga durata

Neanderthal erano una specie umana (chiamata Neanderthal neanderthalensis) che si è evoluta in Asia e in Europa e ha convissuto in parte con gli attuali esseri umani (Homo Sapiens) che si sono evoluti in Africa. Questi incontri hanno portato all'eredità umana del 2% di Neanderthal DNA e quindi sono i parenti antichi più vicini agli umani moderni. I Neanderthal sono esistiti per l'ultima volta circa 130000 e 40,000 anni fa. I Neanderthal, comunemente indicati come "cavemen", avevano un caratteristico cranio lungo e basso, naso largo, nessun mento prominente, denti grandi e una struttura corporea corta ma forte. Le loro caratteristiche distintive sono indicative della ricerca di un modo in cui il corpo conserva il calore in mezzo agli ambienti freddi e ostili in cui vivevano. Nonostante le loro condizioni di vita primitive, erano esseri umani molto brillanti, talentuosi e socievoli con dimensioni del cervello più grandi degli umani moderni di oggi. Erano eccellenti cacciatori che possedevano abilità, forza, coraggio e abilità comunicative abili. Anche se vivevano in ambienti difficili, erano tremendamente pieni di risorse. In effetti, si ritiene che potrebbe esserci stato un divario molto stretto tra i Neanderthal e noi umani in termini di comportamento e istinti. I reperti fossili mostrano che erano carnivori (anche se mangiavano anche funghi), cacciatori e spazzini. Non è ancora chiaro se avessero una loro lingua, ma dinamiche complesse nelle loro vite suggeriscono che comunicassero tra loro usando una lingua.

I Neanderthal sono ormai estinti da 40,000 anni, tuttavia è ancora un mistero come una specie sopravvissuta per più di 350,000 anni possa rischiare l'estinzione. Alcuni scienziati hanno formulato che gli esseri umani moderni sono responsabili dell'estinzione dei Neanderthal poiché potrebbero non essere stati in grado di sopravvivere abilmente con la competizione nelle risorse rappresentata dai primi antenati degli umani moderni. Ciò deve essere stato aggravato anche dal rapido cambiamento delle condizioni climatiche. I Neanderthal non scomparvero tutti rapidamente, ma furono gradualmente sostituiti dagli umani moderni attraverso le popolazioni locali. I Neanderthal sono la parte più interessante dell'evoluzione umana che ha incuriosito gli scienziati soprattutto a causa della stretta vicinanza dei Neanderthal agli umani moderni. E per supportare questa ricerca, sono stati scoperti molti oggetti e fossili, anche scheletri interi che dimostrano uno scorcio della vita dei Neanderthal.

Crescere un cervello di Neanderthal in laboratorio

I ricercatori dell'Università della California, San Diego, stanno coltivando cervelli in miniatura di Neanderthal (che assomigliano a una corteccia che è lo strato esterno del cervello) delle dimensioni di un "pisello" in capsule di Petri in laboratorio. Ognuno di questi "piselli" porta il gene NOVA1 degli antenati e ha circa 400,000 cellule. L'obiettivo della crescita e dell'analisi di questi "minicervelli" dei Neanderthal è far luce su piccoli grumi neurali che possono dirci perché questa specie sopravvissuta si è estinta e qual è stata la ragione per cui gli umani moderni hanno invece conquistato il pianeta Terra. È importante capirlo perché alcuni umani moderni condividono il 2% di DNA con i Neanderthal attraverso l'allevamento e ad un certo punto abbiamo coesistevamo con loro. Il confronto delle differenze genetiche nel cervello può gettare la massima luce sulla loro scomparsa e sul rapido aumento dell'homo sapiens.

Per avviare la crescita del minicervello, i ricercatori hanno utilizzato la tecnologia delle cellule staminali in cui le cellule staminali iniziano a diventare un organoide cerebrale (un piccolo organo) in un periodo di diversi mesi. Alla loro dimensione adulta, questi organoidi misurano 0.2 pollici e sono visibili ad occhio nudo. Tuttavia, la loro crescita è restrittiva perché nelle circostanze di laboratorio non ricevono l'apporto di sangue necessario per crescere completamente. Quindi, le cellule del minicervello hanno ricevuto i nutrienti per la crescita mediante il processo di diffusione. Potrebbe essere possibile farli crescere ulteriormente magari inculcando loro vasi sanguigni artificiali stampati in 3D per consentire lo sviluppo, che è qualcosa che i ricercatori vorrebbero tentare.

Primo passo per confrontare il cervello di Neanderthal con il nostro

I cervelli di Neanderthal sono strutture simili a tubi più allungate rispetto ai cervelli arrotondati umani. In questo lavoro eccezionale, i ricercatori hanno confrontato i genomi completamente sequenziati disponibili di Neanderthal con gli umani moderni. Il genoma di Neanderthal è stato sequenziato dopo averlo recuperato dalle ossa dei fossili scoperti. Un totale di 200 geni ha mostrato differenze sostanziali e da questo elenco i ricercatori si sono concentrati su NOVA1 – regolatore principale dell'espressione genica. Questo gene è lo stesso negli umani e nei Neanderthal con solo una leggera differenza (una singola coppia di basi del DNA). Si è visto che il gene ha un'alta espressione nello sviluppo neurologico ed è stato collegato a diverse condizioni neurali come l'autismo. A un esame più attento, i minicervelli di Neanderthal avevano pochissime connessioni tra i neuroni (chiamate sinapsi) rispetto al tipico e avevano anche diverse reti neuronali che apparivano in qualche modo come un cervello umano affetto da autismo previsto dai ricercatori. È altamente possibile che gli umani avessero reti neurali più avanzate e sofisticate rispetto ai Neanderthal che ci hanno fatto sopravvivere su di loro.

Questa ricerca è in una fase molto precoce per arrivare a una conclusione, principalmente a causa della natura degli esperimenti controllati. La più grande limitazione di questo studio è che tali minicervelli non sono "menti coscienti" o un "cervello pieno" e non possono davvero fornire un quadro completo di come funziona un cervello adulto. Tuttavia, se diverse regioni vengono coltivate con successo, possono essere messe insieme per ottenere una più ampia comprensione della "mente" di Neanderthal. I ricercatori vorrebbero sicuramente esplorare di più sulla capacità dei cervelli di Neanderthal di apprendere cose e quindi proverebbero a mettere questi minicervelli nel robot e a capire i segnali.

***

{Puoi leggere il documento di ricerca originale facendo clic sul collegamento DOI indicato di seguito nell'elenco delle fonti citate}

Fonte (s)

Cohen J 2018. Gli organoidi cerebrali di Neanderthal prendono vita. Scienza. 360 (6395).
https://doi.org/10.1126/science.360.6395.1284

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