Elkülönítette a DNS-t egyiptomi múmiákból. Felfedezte a Denisovan-kat, az ősi ember kihalt faját, amikor egy apró csontdarabból szekvenálta a DNS-t. Nagy tanulmányt vezetett a neandervölgyi genom rekonstruálására - és géneik nyomát találta, amelyek még ma is rejtenek némelyikünkben. Most, a Svéd Paabo svéd genetikus ismét fejjel lefelé akarja fordítani a paleontológiát - ezúttal azt tervezi, hogy a neandertáliai őssejteket apró agyi organoidokban tesztcsőben növesztik.
Nem tervezi a neandervölgyi agy teljes átalakítását a tartályban - inkább génszerkesztéssel akarja használni, hogy az emberi őssejteknek a neandertáliákban található gének több változatát megkapja. Ezeket a szerkesztett őssejteket azután a kis agysejtekbe helyezik, amelyek utánozzák a magzati agy fejlődését, kiegészítve saját erekkel, idegi hálózatokkal és működő szinapszisokkal.
A nem anderalizált mini-agy és az ember növekedésének összehasonlításával Paabo reméli, hogy rámutat a genetikai tényezőkre, amelyek minket különlegessé tesznek.
„A neandervölgyiek intelligensek voltak, mint más emlősök. Nem mentek ki az óceánba, hacsak nem látták a másik partot”- mondja Paabo. "De számomra az emberiség történetében a legnagyobb kérdés az, hogy miért válunk ilyen kétségbeesettnek?"
DNS-forradalom
A paleontológusok már régóta gondolkodtak azon, hogy az evolúció vakon tett-e elképesztő agyainkat. Ha genetikánkat összehasonlítottuk a legközelebbi majom unokatestvéreink genetikájával, a genetikusok körültekintően elkülönítették egy maroknyi kritikusan különböző gént. Például úgy tűnik, hogy a FOXP2 kis mutációi alátámasztják azt a képességünket, hogy összetett fonémákat és szavakat képezzünk. Vannak, akik úgy gondolják, hogy az FOXP2 kulcsfontosságú biológiai előny, amelyet gazdag, gazdag nyelvünk ad nekünk.
Sajnos a genomok összehasonlítása csak azokat a géneket fedezheti fel, amelyek különböznek az emberek és az majmok között -, azonban megválaszolatlanul marad, hogy ezek a gének hogyan alakították ki az agy fejlődését.
Promóciós videó:
„A múltban csak az adatok szekvenálására és a többi főemlősökben mutatott különbségek katalogizálására korlátozódtunk” - panaszkodik Simon Fischer neurogenetikus, aki a hollandiai Nijmegenben a Max Planck Pszicholingvisztikai Intézetet működteti. "Kicsit csalódott lettünk, miután oly sok éven át dolgoztunk a hagyományos hangszerekkel."
Most, a csodálatos DNS-technológiának köszönhetően, mindent meg fog változni.
Körülbelül harminc évvel ezelőtt Paabo egy radikális ötlet súlyos mérlegelését kezdte fontolóra venni: kinyerhető-ea DNS a halott szövetekből? Noha a DNS viszonylag stabil más biomolekulákhoz, például fehérjékhez képest, halál után gyorsan elbomlik. A híres kettős spirál, amelyet a természet gondosan kompakt szerkezetekbe tekercsel, idővel rövidebbre és rövidebbre osztódik. Ezeknek a fragmentumoknak a koherens szerkezetekbe történő visszahelyezése ijesztő feladatnak bizonyul, ám 1985-ben, 2400 éves múmia maradványait felhasználva, Paabo meggyőzően megmutatta, hogy meg lehet csinálni.
Ez a felfedezés kinyitotta a paleontológia ajtaját. A tudósokat már nem köti a modern, élő fajok hagyományos DNS-je; most egy hatékony eszközük van az időben történő visszatéréshez és a történelemben elveszett DNS tanulmányozásához.
Ezt a kezdeti sikert elvakítva Paabo a Neanderthals felé fordult, egy titokzatos emberré, amely több mint 30 000 évvel ezelőtt kihalt. 2016-ban publikálta a neandervölgyi első teljes genomját, megdöbbentő tudósokat és a nyilvánosságot érdekes eredményekkel találva: a neandertáli gének 1-6 százaléka volt jelen Európában, a Közel-Keleten és a Távol-Keleten. Más szavakkal, az ókori történelem bizonyos pontjain őseink vízszintes tangót táncoltak neandervölgyi unokatestvéreikkel, és ezeknek a táncoknak a közvetlen öröksége vagyunk.
A neandervölgyiek nyomot hagytak a ma élő emberek DNS-ébe. Nagyon jó. A neandervölgyiek nem voltak teljesen kihaltak”- mondta Paabo akkoriban.
Felfedezése szélesebb kérdéshez vezetett: Mennyire kapcsolódnak hozzánk a neandervölgyiek? A modern emberekhez hasonlóan, ezek a széles állkapocsú hominídek, amelyek kiemelkedő homlokcsontját barlangokban élték, festették a falakat, kalapokat készítettek, és testüket virágokkal díszítették, még mielőtt a modern emberek lábát elindították Európába. Kihaltak azonban, és az emberek száma elérte a milliárd darabot, és szétszórtan szerte a világon.
A genomjaink összehasonlításával Paabo csapata számos olyan régiót azonosított, amelyek DNS-variációkat tartalmaznak - olyan változásokat, amelyek segíthetik az embereket az alkalmazkodásban. Ezek között vannak a genomiális régiók, amelyek szerepet játszanak a kognitív fejlődésben.
Bár vadul eltérő sorsaink nem feltétlenül kapcsolódnak teljesen a megismerés különbségeihez, Paabo szerint ez jó indulási pont. Az agy organelláinak köszönhetően most kipróbálhatja ötletét.
Agygömbök
Az agy organoidjait másképp nevezzük: agygömbök, mini-agyok, agyi organellák. Elsőként 2013-ban találták fel ezeket a bizarr golyókat vagy agycsepeket elég hátborzongatónak. Mivel növekedésük az emberi embrionális agy fejlődését tükrözi, ezek a golyók gyorsan az idegtudósok kedvenc játékává váltak.
Az agyi organellák elkészítéséhez sokféle recept létezik, de általában emberi őssejtekből készülnek. Szoros felügyelet mellett a sejtek lassan deformált agyszövetekké alakulnak ki kémiai leves felhasználásával. Mint az igazi emberi agy, a legtöbb csepp olyan szerkezetet is tartalmaz, mint az agykéreg, az agy ráncos külső rétege, amely magasabb szintű kognitív funkciókat, például figyelmet, nyelvet és gondolatot szervez.
Megfelelő idő eltelte után az agygömbökben lévő neuronok meg vannak töltve elektromos aktivitással és idegi hálózatokhoz kapcsolódnak, néhány kapcsolat az egész organoidon átnyúlik. Ezek az agycseppek nem „mini-agyok” abban az értelemben, hogy gondolkodni vagy érezni tudnak, nem. A sejtek összetételének és gén expressziójának gondos elemzése azonban számos funkcionális idegtípust mutatott fel, amelyek együttes működése hasonló a második trimeszter embriójának agyához.
Más szavakkal, az agygolyók ideális jelöltek az agyi fejlődés tanulmányozására. Megalapítása óta használják az autizmus, a skizofrénia utánozására és a Zika vírus magzati agyára gyakorolt hatásainak tanulmányozására.
És most, Paabo hála, alkalmazást fognak találni a paleontológiában.
A neandervölgyiek újjáéledése
A teljes neandervölgyi genom helyreállítása érdekében a tudósoknak millió gént kell cserélniük. Ez az ambiciózus cél jelenleg még olyan kifinomult genomszerkesztő eszközökkel sem lehetséges, mint például a CRISPR.
Ahelyett, hogy durván szerkesztené az összes neandertáli variánst az emberi őssejtekbe, Paabo finomabb megközelítést alkalmaz: csak három kulcsgént mutat be, amelyek különböznek az emberekben és a neandertálokban, majd nyomon követi ezen géneknek az agyi fejlődésre gyakorolt hatásait.
Ez egy bevált módszer.
Néhány évvel ezelőtt Wieland Huttnerrel, a Max Planck Molekuláris Sejtbiológiai és Genetikai Intézet idegtudósságával együttműködve a csapat az agy szervezeteit nőtte ki emberekből és más főemlősökből származó leukociták felhasználásával. Az agycseppek több héten át fejlődtek, lehetővé téve a tudósoknak, hogy összehasonlítsák és összehasonlítsák, hogy a sejtek növekedése hogyan változik a fajok között. Élő mikroszkópia segítségével a tudósok azt találták, hogy az emberi sejtek másfélszer hosszabbá válnak, mint a majmok, annak érdekében, hogy kromoszómájukat elrendezzék, mielőtt a lányos sejtekre osztódnának. És ez a meghosszabbítás valamilyen módon segíti az embereket sokkal több idegi őssejt létrehozásában, mint a legközelebbi főemlős rokonoknál.
Paabo azt reméli, hogy megtalálja ezeket a feltűnő különbségeket a neandervölgyi mini-agyban, mivel ezek megmagyarázhatják, hogy a modern embereket miért hódították meg fajként.
"A legjobb eredmény az lenne, ha a genetikai változások hosszabb vagy elágazóbb idegsejtek növekedéséhez vezetnének" - mondja. "Azt lehet mondani, hogy ez a biológiai alapja annak, hogy miért működik az agyunk másképp."
Végül is ez csak az emberi egyediség vizsgálatának kezdete, amely csak most vált lehetővé.
Ilya Khel