Taking your time makes a difference: Brain development differs between Neanderthals and modern humans

Taking your time makes a difference: Brain development differs between Neanderthals and modern humans

Côté gauche : image microscopique des chromosomes (en cyan) d’une cellule souche neurale humaine moderne du néocortex lors de la division cellulaire. Côté droit : même type d’image, mais d’une cellule où trois acides aminés des deux protéines KIF18a et KNL1, impliquées dans la séparation des chromosomes, ont été modifiés des variantes humaines modernes aux variantes néandertaliennes. Ces cellules “néandertalisées” présentent deux fois plus d’erreurs de séparation chromosomique (flèche rouge). Crédit : Felipe Mora-Bermúdez / MPI-CBG

Les Néandertaliens sont les parents les plus proches des humains modernes. Par conséquent, les comparaisons avec eux peuvent fournir des informations fascinantes sur ce qui rend les humains d’aujourd’hui uniques, par exemple en ce qui concerne le développement du cerveau. Le néocortex, la plus grande partie de la couche externe du cerveau, est unique aux mammifères et crucial pour de nombreuses capacités cognitives. Il s’est considérablement développé au cours de l’évolution humaine en espèces ancestrales à la fois des Néandertaliens et des humains modernes, ce qui a donné aux Néandertaliens et aux humains modernes des cerveaux de taille similaire. Pourtant, on ne sait presque rien sur la façon dont les cerveaux humains et néandertaliens modernes peuvent avoir différé en termes de développement et de fonctionnement.

Des chercheurs du Max Planck Institute for Molecular Cell Biology and Genetics (MPI-CBG) à Dresde et du Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology (MPI-EVA) à Leipzig viennent de découvrir que les cellules souches neurales, les cellules à partir desquelles se développent les neurones. ils dérivent du néocortex : ils passent plus de temps à préparer leurs chromosomes pour la division chez l’homme moderne que chez l’homme de Néandertal. Cela entraîne moins d’erreurs lorsque les chromosomes sont distribués aux cellules filles chez l’homme moderne que chez les Néandertaliens ou les chimpanzés, et pourrait avoir des conséquences sur le développement et le fonctionnement du cerveau. Cette étude montre les différences cellulaires dans le développement du cerveau entre les humains modernes et les Néandertaliens.

Après que les ancêtres des humains modernes aient divergé des Néandertaliens et des Denisoviens, leurs parents asiatiques, une centaine d’acides aminés, les éléments constitutifs des protéines dans les cellules et les tissus, ont changé chez les humains modernes et se sont propagés à presque tous les humains modernes. La signification biologique de ces changements est largement inconnue. Cependant, six de ces changements d’acides aminés se sont produits dans trois protéines qui jouent un rôle clé dans la distribution des chromosomes, les porteurs de l’information génétique, aux deux cellules filles lors de la division cellulaire.

Les effets des variantes humaines modernes sur le développement du cerveau.

Pour étudier l’importance de ces six changements pour le développement du néocortex, les scientifiques ont d’abord introduit les variantes humaines modernes chez la souris. Les souris sont identiques aux Néandertaliens à ces six positions d’acides aminés, ces changements en ont donc fait un modèle pour le développement du cerveau humain moderne. Felipe Mora-Bermúdez, auteur principal de l’étude, décrit la découverte : “Nous avons découvert que trois acides aminés humains modernes dans deux des protéines provoquent une métaphase plus longue, une phase dans laquelle les chromosomes se préparent à la division cellulaire, et cela entraîne moins d’erreurs. résultat lorsque les chromosomes sont distribués aux cellules filles des cellules souches neurales, tout comme chez les humains modernes. » Pour tester si l’ensemble d’acides aminés de Néandertal a l’effet inverse, les chercheurs ont introduit les acides aminés ancestraux dans des organoïdes du cerveau humain – des structures miniatures ressemblant à des organes qui peuvent être cultivées à partir de cellules souches humaines dans des boîtes de culture cellulaire en laboratoire et imiter les aspects de développement précoce du cerveau humain. “Dans ce cas, la métaphase est devenue plus courte et nous avons trouvé plus d’erreurs dans la distribution des chromosomes.” Selon Mora-Bermúdez, cela montre que ces trois changements d’acides aminés humains modernes dans les protéines connues sous le nom de KIF18a et KNL1 sont responsables du moins d’erreurs de distribution chromosomique observées chez l’homme moderne par rapport aux modèles de Néandertal et aux chimpanzés. Il ajoute que “avoir des erreurs dans le nombre de chromosomes n’est généralement pas une bonne idée pour les cellules, comme on peut le voir dans des troubles tels que les trisomies et le cancer”.

“Notre étude implique que certains aspects de l’évolution et de la fonction du cerveau humain moderne peuvent être indépendants de la taille du cerveau, car les Néandertaliens et les humains modernes ont des cerveaux de taille similaire. Les résultats suggèrent également que la fonction cérébrale chez les Néandertaliens peut avoir été plus affectée par les erreurs chromosomiques que celle .” des humains modernes », déclare Wieland Huttner, qui a co-supervisé l’étude. Svante Pääbo, qui a également co-dirigé l’étude, ajoute que « de futures études sont nécessaires pour déterminer si la baisse du taux d’erreur affecte les traits humains modernes liés au fonctionnement du cerveau ».


Des scientifiques découvrent une nouvelle caractéristique qui distingue les humains modernes des Néandertaliens


Plus d’informations:
Felipe Mora-Bermúdez et al, Métaphase plus longue et moins d’erreurs de ségrégation chromosomique chez l’homme moderne que dans le développement du cerveau de Néandertal, Progrès de la science (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abn7702. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn7702

Fourni par la société Max Planck

Citation: Prendre le temps fait la différence : le développement du cerveau diffère entre les Néandertaliens et les humains modernes (29 juillet 2022) Consulté le 30 juillet 2022 sur https://phys.org/news/2022-07-difference-brain-differs-neanderthals-modern .html

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