Ученые из Немецкого центра изучения приматов в Гёттингене выяснили, почему у обыкновенных игрунок (Callithrix jacchus) – небольших южноамериканских обезьян – почти гладкий мозг, в отличие от большинства других приматов. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показало, что это связано с особенностями развития нервных стволовых клеток.
Мозг человека и многих других приматов имеет складчатую поверхность, которая напоминает грецкий орех. Такая структура значительно увеличивает площадь коры, позволяя разместить миллиарды нейронов, отвечающих за сложные когнитивные функции. Однако мозг игрунок, которые все чаще используются в биомедицинских исследованиях, практически лишен извилин.
Чтобы понять причины этого отличия, биологи сравнивали развитие мозговых органоидов – миниатюрных структур, выращенных из клеток человека и игрунок. Основное внимание они уделили нейральным прогениторным клеткам, которые в ходе эмбрионального развития производят нейроны.
Выяснилось, что к меньшему размеру и гладкой поверхности мозга игрунок приводит совокупность нескольких факторов. Часть их стволовых клеток делится значительно медленнее, чем у человека. Другие клетки-предшественники имеют более простую структуру и производят меньше новых клеток. Кроме того, период, в течение которого эти клетки могут быстро размножаться, у игрунок короче.
Для получения статистически значимых результатов ученые использовали органоиды, так как провести подобные эксперименты с таким количеством образцов на живых приматах невозможно. Ключевые выводы затем подтвердили, изучая образцы тканей мозга эмбрионов. Исследователям также удалось установить, что органоид мозга игрунки, который рос в лаборатории 50 дней, соответствует по стадии развития 90-дневному мозгу естественного эмбриона.
Результаты исследования объясняют, как небольшие изменения в поведении и скорости развития клеток приводят к серьезным различиям в строении мозга у разных видов приматов. Эти данные важны не только для понимания эволюции, но и могут помочь в изучении нарушений развития человеческого мозга.
