Hän eristi DNA: n egyptiläisistä muumioista. Hän löysi muinaisen ihmisen sukupuuttoon kuolleet lajit Denisovans sekvensoimalla DNA: n pienestä luunpalasta. Hän johti laajaa tutkimusta neandertallaisten genomin rekonstruoimiseksi - ja löysi jälkiä heidän geeneistään, jotka edelleen vaeltavat joissain meistä tänään. Nyt ruotsalainen geneetikko Dr. Svante Paabo haluaa kääntää paleontologian jälleen ylösalaisin - tällä kertaa hän aikoo kasvattaa neandertallasten kantasoluja pienissä aivojen organoideissa koeputkessa.
Hän ei aio palauttaa neandertallasia aivoja kokonaan altaan sisään - pikemminkin hän haluaa käyttää geenien muokkausta antaakseen ihmisen kantasoluille useita variantteja geeneistä, joita löytyy neandertalleista. Nämä muokatut kantasolut sijoitetaan sitten pieniin aivosoluihin, jotka jäljittelevät sikiön aivojen kehitystä, täydellisinä omilla verisuonillaan, hermoverkoillaan ja toimivilla synapsilla.
Vertaamalla muuttumattomien miniaivojen kasvua ihmisen kasvuun, Paabo toivoo tuovan esiin geneettiset tekijät, jotka tekevät meistä niin erityisiä.
”Neandertalit olivat älykkäitä kuin muut nisäkkäät. He eivät menneet merelle, elleivät he nähneet toista rantaa”, Paabo sanoo. "Mutta minulle suurin kysymys ihmiskunnan historiassa on: miksi meistä on tullut niin epätoivoisia?"
DNA-vallankumous
Paleontologit ovat pitkään miettineet, kuinka evoluutio on sokaissut uskomattomia aivomme. Vertaamalla genetiikkaamme lähimpien apun serkkuidemme geneetikkoihin, geneetikot ovat huolellisesti eristäneet kourallisen kriittisesti erilaisia geenejä. Esimerkiksi pienet mutaatiot FOXP2: ssa näyttävät tukevan kykyämme muodostaa monimutkaisia foneemeja ja sanoja. Jotkut jopa uskovat, että FOXP2 on tärkeä biologinen etu, jonka rikas, rikas kielemme antaa meille.
Valitettavasti genomien vertaaminen voi paljastaa vain geenit, jotka eroavat ihmisen ja apinan välillä - mutta miten nämä geenit muovasivat aivojemme kehitystä, jää vastaamattomaksi.
Mainosvideo:
"Aikaisemmin olemme vain rajoittuneet tarkastelemaan tietojen sekvensointia ja luetteloiden eroja muissa kädellisissä", valittaa neurogenetiikka Simon Fischer, joka johtaa Max Planckin psykolingvistiikkainstituuttia Nijmegenissä, Alankomaissa. "Olemme hieman pettyneitä työskenneltyämme perinteisten soittimien kanssa niin monta vuotta."
Nyt, uskomattoman DNA-tekniikan ansiosta, kaikki on muuttumassa.
Noin kolmekymmentä vuotta sitten Paabo alkoi vakavasti pohtia radikaalia ajatusta: voidaanko DNA saada uudestaan kuolleesta kudoksesta? Vaikka DNA on suhteellisen vakaa verrattuna muihin biomolekyyleihin, kuten proteiineihin, se alkaa rappeutua nopeasti kuoleman jälkeen. Kuuluisa kaksoiskierre, joka on luonteeltaan huolellisesti kääritty kompaktiin rakenteisiin, hajoaa lyhyemmiksi ja lyhyemmiksi katkelmiksi ajan myötä. Näiden katkelmien palauttaminen yhtenäisiin rakenteisiin on osoittautunut erittäin vaikeaksi, mutta vuonna 1985 käyttämällä Paabo 2 400-vuotiaan muumion jäänteitä vakuutti vakuuttavasti, että tämä voidaan tehdä.
Tämä löytö avasi paleontologian ovet. Tutkijoita ei enää sido nykyaikaisten, elävien lajien perinteinen DNA; heillä on nyt tehokas työkalu mennä ajassa taaksepäin ja tutkia historiassa menetettyä DNA: ta.
Tämän alkuperäisen menestyksen sokeuttamana, Paabo kääntyi neandertallasteihin, salaperäiseen ihmishaaroon, joka kuoli sukupuuttoon yli 30 000 vuotta sitten. Vuonna 2016 hän julkaisi ensimmäisen neandertallaslaisen genomin, järkyttäen tutkijoita ja yleisöä mielenkiintoisella havainnolla: 1-6 prosenttia neandertallasgeeneistä oli läsnä ihmisillä Euroopasta, Lähi-idästä ja Kaukoidästä. Toisin sanoen, muinaisen historian jossain vaiheessa esi-isämme tanssivat vaaka-tangoa neandertallas-serkkujensa kanssa, ja me olemme näiden tanssien suora perintö.
”Neandertalit ovat jättäneet jälkensä nykyään elävien ihmisten DNA: han. Se on erittäin siistiä. Neandertalit eivät olleet kokonaan sukupuuttoon sukupuuttoon , Paabo sanoi tuolloin.
Hänen löytönsä johti laajempaan kysymykseen: Missä määrin neandertallaiset liittyvät meihin? Kuten nykyaikaiset ihmiset, nämä leveäleukaiset hominidit, joilla on näkyvä kulmakarva, asuivat luolissa ja maalattiin seinille, loivat hattuja ja koristelivat ruumiinsa kukilla kauan ennen kuin nykyaikaiset ihmiset astuivat jalkaan Eurooppaan. Ne kuitenkin hävisivät, ja ihmisten lukumäärä oli miljardi ja hajallaan ympäri maailmaa.
Vertaamalla genomejamme, Paabon joukkue tunnisti useita alueita, joissa oli DNA-muunnelmia - muutoksia, jotka voivat auttaa ihmisiä sopeutumaan. Niiden joukossa on genomisia alueita, joilla on merkitys kognitiivisessa kehityksessä.
Vaikka villisti erilaiset kohtalomme eivät välttämättä ole täysin yhteydessä kognitiivisiin eroihin, Paabon mielestä tämä on hyvä paikka aloittaa. Ja aivojen organellejen ansiosta hän voi nyt testata ideansa.
Aivopallot
Aivojen organoideja kutsutaan eri tavalla: aivopallot, mini-aivot, aivojen organelit. Nämä omituiset pallot tai aivopisarat, jotka keksittiin ensimmäisen kerran vuonna 2013, näyttävät melko kammolta. Mutta koska niiden kasvu heijastaa ihmisen alkion aivojen kehitystä, näistä palloista tuli nopeasti neurotieteilijöiden suosikkilelu.
Aivojen kehon valmistamiseksi on monia erilaisia reseptejä, mutta ne valmistetaan yleensä ihmisen kantasoluista. Tiivissä valvonnassa solut kehittyvät hitaasti muodonmuutuneiksi aivokudoksen paloiksi kemiallisen keiton avulla. Kuten todelliset ihmisen aivot, useimmat tipat sisältävät aivokuoren kaltaisen rakenteen, aivojen ryppyisen ulkokerroksen, joka järjestää korkeamman tason kognitiivisia toimintoja, kuten huomion, kielen ja ajatuksen.
Riittävän ajan kuluttua aivopallot sisältävät hermosolut täyttyvät sähköisellä aktiivisuudella ja yhdistyvät hermoverkkoihin, joidenkin yhteyksien ollessa koko organoidin läpi. Nämä aivopisarat eivät ole”mini-aivoja” siinä mielessä, että ne voivat ajatella tai tuntea, ei. Mutta niiden solukoostumuksen ja geeniekspression huolellinen analyysi paljasti joukon toiminnallisia hermosolutyyppejä, joiden yhdistetty työ muistuttaa toisen raskauskolmanneksen alkion aivoja.
Toisin sanoen aivopallot ovat ihanteellisia ehdokkaita aivojen kehityksen tutkimiseen. Heitä on alusta lähtien käytetty jäljittelemään autismia, skitsofreniaa ja tutkimaan Zika-viruksen vaikutuksia sikiön aivoihin.
Ja nyt Paabon ansiosta he löytävät sovelluksia paleontologiassa.
Neandertalien herätys
Koko neandertaalisen genomin palauttamiseksi tutkijoiden olisi muutettava miljoona geeniä. Tämä kunnianhimoinen tavoite ei ole tällä hetkellä mahdollinen edes hienostuneilla genomin muokkaustyökaluilla, kuten CRISPR.
Sen sijaan, että muokattaisiin karkeasti kaikkia neandertaalimuunnelmia ihmisen kantasoluihin, Paabo noudattaa hienovaraisempaa lähestymistapaa: hän esittelee vain kolme avaingeeniä, jotka eroavat ihmisissä ja neandertalleissa, ja seuraa sitten näiden geenien vaikutuksia aivojen kehitykseen.
Tämä on todistettu menetelmä.
Useita vuosia sitten työskennellyt Max Planckin molekyylikolubiologian ja genetiikan instituutin neurotieteilijän Wieland Hattnerin kanssa, joukkue kasvatti aivojen organoleleja käyttämällä ihmisen ja muiden kädellisten leukosyyttejä. Aivopisarat ovat kehittyneet useiden viikkojen ajan, jolloin tutkijat voivat verrata ja verrata toisiinsa kuinka solujen kasvu eroaa lajeittain. Elävää mikroskopiaa käyttämällä tutkijat ovat havainneet, että ihmisen soluista tulee puolitoista kertaa pidempiä kuin apinoilla kromosomiensa kohdistamiseksi ennen jakautumista tytärsoluihin. Ja tämä pidentäminen auttaa ihmisiä tuottamaan paljon enemmän hermosolujen kantasoluja kuin lähimmät kädelliset sukulaiset.
Paabo toivoo löytävänsä enemmän näistä silmiinpistävistä eroista Neanderthalin miniaivoissa, koska ne saattavat selittää miksi nykyaikaiset ihmiset ovat valloittaneet lajina.
"Paras tulos olisi, että geneettiset muutokset johtavat pidempään tai haaroittuneempaan hermosolujen kasvuun", hän sanoo. "Voisit sanoa, että tämä on biologinen perusta sille, että aivomme toimivat eri tavalla."
Loppujen lopuksi tämä on vasta alku tutkimukselle ihmisen ainutlaatuisuudesta, joka on tullut mahdolliseksi vasta nyt.
Ilja Khel