عضيّات مزروعة في المختبر تلقي الضوء على نمو دماغ القردة العليا

إنّ إحدى الخصائص الرئيسة التي تميز البشر عن القردة الأخرى، مثل الغوريلا والشمبانزي، هو حجم أدمغتنا. أدمغة البشر أكبر بكثير وتحتوي على ما يصل إلى ثلاثة أضعاف عدد الخلايا العصبية (العصبونات) Neurons. وقد استعصى على العلماء الكشف عن سبب هذا الاختلاف في نمو الدماغ.
لكن يبدو أن فريقاً من مختبر البيولوجيا الجزيئية Laboratory of Molecular Biology في كيمبريدج قد عثر على إجابة عن ذلك السؤال. اكتشف فريق المختبر التابع لمجلس الأبحاث الطبية Medical Research Council بالمملكة المتحدة ذلك باستخدام “عضيات” دماغ Brain Organoids (العضيات هي نسخ مصغرة ومبسطة من الأعضاء) استُزرعت في المختبر من خلايا جذعية مأخوذة من البشر والغوريلا والشمبانزي.
خلال المراحل المبكرة من نمو الدماغ، تتكون الخلايا العصبية من خلايا جذعية تسمى الخلايا العصبية السلفية Neural progenitors. في البداية، يكون لهذه الخلايا السلفية شكل أسطواني يسهل عليها الانقسام إلى خلايا وليدة متطابقة لها الشكل نفسه. ولكن عندما تنضج الخلايا وتُبطئ تكاثرها، تستطيل لتشكل تدريجياً ما يشبه مخروط آيس كريم متطاولاً.
وجدتْ أبحاث سابقة أجريت على الفئران أن هذه العملية تحدث خلال ساعات قليلة. في الدراسة الجديدة وجد الباحثون أن العملية تستغرق نحو خمسة أيام لدى الغوريلا والشمبانزي، ولكن نحو سبعة أيام عند البشر. يقول الباحثون إن هذا الوقت الإضافي يسمح للخلايا البشرية بإنتاج مزيد من الخلايا العصبية.
قالت مسؤولة البحث د. مادلين لانكستر Madeline Lancaster: “لقد وجدنا أن التغيير المتأخر في شكل الخلايا في الدماغ المبكر كافٍ لتغيير مسار التطور، وهو ما يساعد على تحديد عدد الخلايا العصبية التي يجري تكوينها”. وأضافت: “من اللافت للنظر أن تغييراً تطورياً بسيطاً نسبياً في شكل الخلية يمكن أن تكون له عواقب كبيرة على تطور الدماغ. أشعر بأننا تعلمنا حقاً شيئاً أساسياً حول سؤال كان يؤرقني باستمرار: ما الذي يجعلنا بشراً؟”.
للكشف عن الآلية الجينية التي تدفع باتجاه هذه الاختلافات، قارن الباحثون التعبير الجيني– أيُّ الجينات تُفعَّل وأيها يوقف تشغيلها- في عضيات الدماغ البشري مقابل تلك الموجودة في القردة الأخرى. ووجدوا اختلافات في الجين ZEB2، الذي جرى تشغيله في وقت مبكر في عضيات دماغ الغوريلا مقارنة بالعضيّات البشرية. أدى تشغيل هذا الجين في وقت مبكر في عضيات الدماغ البشري إلى أن تتطور بطريقة تشبه ما يحدث لدى الغوريلا، في حين أدى تشغيله في وقت متأخر في عضيات الغوريلا إلى أن تتطور بطريقة أكثر شبهاً بالبشر.