Πώς έγινε τόσο µεγάλος ο ανθρώπινος εγκέφαλος;
ΣΥΜΒΑΙΝΟΥΝ
Η απάντηση θα µπορούσε να βρίσκεται στα… σπλάχνα µας, σύµφωνα µε τη µελέτη του Πανεπιστηµίου Northwestern
Νέα έρευνα δείχνει ότι το µικροβίωµα του εντέρου θα µπορούσε να έχει επηρεάσει τη διαθεσιµότητα ενέργειας για την ανάπτυξη ενός µεγαλύτερου εγκεφάλου. Ο εγκεφαλικός ιστός είναι από τους πιο δαπανηρούς ενεργειακά στο σώµα και ως εκ τούτου τα θηλαστικά µε µεγαλύτερο εγκέφαλο χρειάζονται περισσότερη ενέργεια για να υποστηρίξουν την ανάπτυξη και τη συντήρηση του εγκεφάλου.
Ποιες ακριβώς βιολογικές αλλαγές επέτρεψαν στους ανθρώπινους προγόνους να καλύψουν τις πολύ υψηλές ανάγκες σε ενέργεια καθώς εξέλιξαν µεγαλύτερους εγκεφάλους παρέµεινε ασαφές. Μια µελέτη του Northwestern University επισηµαίνει τον ρόλο των µικροβίων του εντέρου, των µικροσκοπικών ζωντανών οργανισµών στο πεπτικό µας σύστηµα, που βοηθούν στη διάσπαση των τροφίµων και στην παραγωγή ενέργειας. Η µελέτη δηµοσιεύεται στο περιοδικό «Microbial Genomics».
Σε ένα ελεγχόµενο εργαστηριακό πείραµα οι ερευνητές εµφύτευσαν µικρόβια από δύο είδη πρωτευόντων µεγάλου εγκεφάλου (άνθρωπος και σκίουρος πίθηκος) και ένα είδος πρωτευόντων µικροεγκεφάλου (µακάκος) σε ποντίκια. Τα ευρήµατά τους έδειξαν ότι τα ποντίκια µε µικρόβια από είδη πρωτευόντων µεγάλου εγκεφάλου παρήγαγαν και χρησιµοποίησαν περισσότερη ενέργεια, ενώ αυτά µε µικρόβια από τα είδη µικροεγκεφάλου αποθήκευσαν περισσότερη ενέργεια ως λίπος. Τα δεδοµένα είναι τα πρώτα που δείχνουν µικρόβια του εντέρου από διαφορετικά ζωικά είδη σε παραλλαγές σχήµατος στη βιολογία µεταξύ των ζωικών ειδών και υποστηρίζουν την υπόθεση ότι τα µικρόβια του εντέρου µπορεί να επηρεάσουν την εξέλιξη αλλάζοντας τον τρόπο λειτουργίας του σώµατος ενός ζώου.
Η µελέτη προσφέρει µια νέα προοπτική για την ανθρώπινη εξέλιξη, ιδιαίτερα την εξέλιξη του µεγάλου εγκεφάλου µας. Προηγούµενες µελέτες έχουν συγκρίνει την επίδραση των γονιδίων και του περιβάλλοντος σε πρωτεύοντα µε µεγαλύτερο και µικρότερο εγκέφαλο. Ωστόσο, υπάρχουν πολύ λίγες µελέτες που συγκρίνουν πώς διαφορετικά πρωτεύοντα χρησιµοποιούν ενέργεια. Ακόµη λιγότερες πληροφορίες είναι διαθέσιµες για το πώς αναπτύσσεται ο µεταβολισµός σε διαφορετικά είδη πρωτευόντων.
«Γνωρίζουµε ότι η κοινότητα των µικροβίων που ζουν στο παχύ έντερο µπορεί να παράγει ενώσεις που επηρεάζουν πτυχές της ανθρώπινης βιολογίας - για παράδειγµα, αύξησης βάρους, του ποσοστού λίπους, της γλυκόζης νηστείας, της ηπατικής λειτουργίας και άλλων χαρακτηριστικών. Μέτρησαν επίσης διαφορές στους τύπους των µικροβίων και στις ενώσεις που παρήγαγαν σε κάθε οµάδα ποντικών. Οι ερευνητές περίµεναν να βρουν ότι τα µικρόβια από διαφορετικά πρωτεύοντα θηλαστικά θα οδηγούσαν σε διαφορές στη βιολογία των ποντικών που εµβολιάστηκαν µε αυτά. Περίµεναν επίσης τα ποντίκια µε ανθρώπινα µικρόβια να έχουν τη µεγαλύτερη διαφορά στη βιολογία από τα ποντίκια µε τα µικρόβια από τα άλλα δύο είδη. «Ενώ είδαµε ότι τα ποντίκια που είχαν εµβολιαστεί από τον άνθρωπο είχαν κάποιες διαφορές, το πιο ισχυρό µοτίβο ήταν η διαφορά µεταξύ πρωτευόντων µε µεγάλο εγκέφαλο (σ.σ. άνθρωποι και σκίουροι πίθηκοι) και µικρότερου εγκεφάλου πρωτευόντων (σ.σ. µακάκοι)», είπε η Αµάτο. Τα ποντίκια που έλαβαν µικρόβια από ανθρώπους και σκίουρους πιθήκους είχαν παρόµοια βιολογία, παρόλο που αυτά τα δύο είδη πρωτευόντων µε µεγαλύτερο εγκέφαλο δεν είναι στενοί εξελικτικοί συγγενείς µεταξύ τους.
Αυτό υποδηλώνει κάτι διαφορετικό από την κοινή καταγωγή - πιθανότατα το κοινό χαρακτηριστικό του µεγάλου εγκεφάλου οδηγεί τις βιολογικές οµοιότητες που παρατηρούνται στα ποντίκια που εµβολιάστηκαν µε τα µικρόβιά τους. «Αυτά τα ευρήµατα υποδηλώνουν ότι όταν οι άνθρωποι και οι σκίουροι πίθηκοι εξέλιξαν χωριστά µεγαλύτερους εγκεφάλους, οι µικροβιακές τους κοινότητες άλλαξαν µε παρόµοιους τρόπους για να βοηθήσουν στην παροχή της απαραίτητης ενέργειας», είπε η Αµάτο.
Σε µελλοντικές µελέτες οι ερευνητές ελπίζουν να εκτελέσουν το πείραµα µε µικρόβια από επιπλέον είδη πρωτευόντων που ποικίλλουν σε µέγεθος εγκεφάλου. Θα ήθελαν επίσης να συλλέξουν περισσότερες πληροφορίες σχετικά µε τους τύπους ενώσεων που παράγουν τα µικρόβια και να συγκεντρώσουν πρόσθετα δεδοµένα για τα βιολογικά χαρακτηριστικά των ξενιστών, όπως η ανοσοποιητική λειτουργία και συµπεριφορά.
Δημοσιεύθηκε στην Απογευματινή
Ποιες ακριβώς βιολογικές αλλαγές επέτρεψαν στους ανθρώπινους προγόνους να καλύψουν τις πολύ υψηλές ανάγκες σε ενέργεια καθώς εξέλιξαν µεγαλύτερους εγκεφάλους παρέµεινε ασαφές. Μια µελέτη του Northwestern University επισηµαίνει τον ρόλο των µικροβίων του εντέρου, των µικροσκοπικών ζωντανών οργανισµών στο πεπτικό µας σύστηµα, που βοηθούν στη διάσπαση των τροφίµων και στην παραγωγή ενέργειας. Η µελέτη δηµοσιεύεται στο περιοδικό «Microbial Genomics».
Σε ένα ελεγχόµενο εργαστηριακό πείραµα οι ερευνητές εµφύτευσαν µικρόβια από δύο είδη πρωτευόντων µεγάλου εγκεφάλου (άνθρωπος και σκίουρος πίθηκος) και ένα είδος πρωτευόντων µικροεγκεφάλου (µακάκος) σε ποντίκια. Τα ευρήµατά τους έδειξαν ότι τα ποντίκια µε µικρόβια από είδη πρωτευόντων µεγάλου εγκεφάλου παρήγαγαν και χρησιµοποίησαν περισσότερη ενέργεια, ενώ αυτά µε µικρόβια από τα είδη µικροεγκεφάλου αποθήκευσαν περισσότερη ενέργεια ως λίπος. Τα δεδοµένα είναι τα πρώτα που δείχνουν µικρόβια του εντέρου από διαφορετικά ζωικά είδη σε παραλλαγές σχήµατος στη βιολογία µεταξύ των ζωικών ειδών και υποστηρίζουν την υπόθεση ότι τα µικρόβια του εντέρου µπορεί να επηρεάσουν την εξέλιξη αλλάζοντας τον τρόπο λειτουργίας του σώµατος ενός ζώου.
Νέα προοπτική για την εξέλιξη του ανθρώπου και του µεγάλου εγκεφάλου µας
Η µελέτη προσφέρει µια νέα προοπτική για την ανθρώπινη εξέλιξη, ιδιαίτερα την εξέλιξη του µεγάλου εγκεφάλου µας. Προηγούµενες µελέτες έχουν συγκρίνει την επίδραση των γονιδίων και του περιβάλλοντος σε πρωτεύοντα µε µεγαλύτερο και µικρότερο εγκέφαλο. Ωστόσο, υπάρχουν πολύ λίγες µελέτες που συγκρίνουν πώς διαφορετικά πρωτεύοντα χρησιµοποιούν ενέργεια. Ακόµη λιγότερες πληροφορίες είναι διαθέσιµες για το πώς αναπτύσσεται ο µεταβολισµός σε διαφορετικά είδη πρωτευόντων. «Γνωρίζουµε ότι η κοινότητα των µικροβίων που ζουν στο παχύ έντερο µπορεί να παράγει ενώσεις που επηρεάζουν πτυχές της ανθρώπινης βιολογίας - για παράδειγµα, αύξησης βάρους, του ποσοστού λίπους, της γλυκόζης νηστείας, της ηπατικής λειτουργίας και άλλων χαρακτηριστικών. Μέτρησαν επίσης διαφορές στους τύπους των µικροβίων και στις ενώσεις που παρήγαγαν σε κάθε οµάδα ποντικών. Οι ερευνητές περίµεναν να βρουν ότι τα µικρόβια από διαφορετικά πρωτεύοντα θηλαστικά θα οδηγούσαν σε διαφορές στη βιολογία των ποντικών που εµβολιάστηκαν µε αυτά. Περίµεναν επίσης τα ποντίκια µε ανθρώπινα µικρόβια να έχουν τη µεγαλύτερη διαφορά στη βιολογία από τα ποντίκια µε τα µικρόβια από τα άλλα δύο είδη. «Ενώ είδαµε ότι τα ποντίκια που είχαν εµβολιαστεί από τον άνθρωπο είχαν κάποιες διαφορές, το πιο ισχυρό µοτίβο ήταν η διαφορά µεταξύ πρωτευόντων µε µεγάλο εγκέφαλο (σ.σ. άνθρωποι και σκίουροι πίθηκοι) και µικρότερου εγκεφάλου πρωτευόντων (σ.σ. µακάκοι)», είπε η Αµάτο. Τα ποντίκια που έλαβαν µικρόβια από ανθρώπους και σκίουρους πιθήκους είχαν παρόµοια βιολογία, παρόλο που αυτά τα δύο είδη πρωτευόντων µε µεγαλύτερο εγκέφαλο δεν είναι στενοί εξελικτικοί συγγενείς µεταξύ τους.
Οι μελλοντικές μελέτες
Αυτό υποδηλώνει κάτι διαφορετικό από την κοινή καταγωγή - πιθανότατα το κοινό χαρακτηριστικό του µεγάλου εγκεφάλου οδηγεί τις βιολογικές οµοιότητες που παρατηρούνται στα ποντίκια που εµβολιάστηκαν µε τα µικρόβιά τους. «Αυτά τα ευρήµατα υποδηλώνουν ότι όταν οι άνθρωποι και οι σκίουροι πίθηκοι εξέλιξαν χωριστά µεγαλύτερους εγκεφάλους, οι µικροβιακές τους κοινότητες άλλαξαν µε παρόµοιους τρόπους για να βοηθήσουν στην παροχή της απαραίτητης ενέργειας», είπε η Αµάτο. Σε µελλοντικές µελέτες οι ερευνητές ελπίζουν να εκτελέσουν το πείραµα µε µικρόβια από επιπλέον είδη πρωτευόντων που ποικίλλουν σε µέγεθος εγκεφάλου. Θα ήθελαν επίσης να συλλέξουν περισσότερες πληροφορίες σχετικά µε τους τύπους ενώσεων που παράγουν τα µικρόβια και να συγκεντρώσουν πρόσθετα δεδοµένα για τα βιολογικά χαρακτηριστικά των ξενιστών, όπως η ανοσοποιητική λειτουργία και συµπεριφορά.
Δημοσιεύθηκε στην Απογευματινή
