Itu salah satu ciri khas manusia: Jika dibandingkan dengan kerabat terdekat kita, kita memiliki otak yang luar biasa besar.

Para ilmuwan sekarang menjelaskan alasan perbedaan tersebut, dengan mengumpulkan sel dari manusia, simpanse dan gorila dan mengubahnya menjadi gumpalan otak di laboratorium.

Pengujian pada “organel otak” kecil mengungkapkan sakelar molekuler yang sampai sekarang belum diketahui yang mengontrol perkembangan otak dan membuat organ manusia tiga kali lebih besar daripada otak kera besar.

Merusak kunci dan otak manusia kehilangan fitur pertumbuhannya, sedangkan otak kera besar bisa dibuat lebih seperti otak manusia.

“Apa yang kami lihat adalah perbedaan dalam perilaku seluler sejak dini, yang memungkinkan otak manusia tumbuh lebih besar,” kata Dr. Madeline Lancaster, ahli biologi perkembangan di Laboratorium Biologi Molekuler dari Dewan Riset Medis di Cambridge. “Kami dapat menghitung hampir semua perbedaan ukuran.”

Otak manusia yang sehat biasanya memiliki panjang sekitar 1500 cm³ Di masa dewasa, ukurannya hampir tiga kali lipat dari 500 cm³ Otak gorila atau 400 cm³ Otak simpanse. Tetapi mencari tahu alasan kesulitan tersebut, paling tidak karena perkembangan otak manusia dan primata besar tidak dapat dipelajari dengan mudah.

Dalam upaya untuk memahami prosesnya, Lancaster dan rekan-rekannya mengumpulkan sel, yang seringkali tersisa dari tes atau proses medis, dari manusia, gorila dan simpanse, dan memprogramnya kembali menjadi sel induk. Kemudian mereka menumbuhkan sel-sel ini dengan cara yang mendorong mereka untuk berubah menjadi organel otak – gumpalan kecil jaringan otak selebar beberapa milimeter.

Setelah beberapa minggu, organel otak manusia menjadi yang terbesar, dan pemeriksaan lebih dekat mengungkap penyebabnya. Dalam jaringan otak manusia, yang disebut sel neurogenik progenitor – yang terus membentuk semua sel di otak – membelah lebih banyak daripada sel di jaringan otak kera besar.

Lancaster, yang sedang belajar Diposting di sel“Anda mengalami peningkatan jumlah sel-sel ini, jadi begitu Anda beralih ke pembuatan sel-sel otak yang berbeda, termasuk neuron, Anda memiliki lebih banyak untuk memulai, sampai Anda mendapatkan peningkatan total sel-sel otak di seluruh korteks.”

Pemodelan matematis dari proses tersebut menunjukkan bahwa variasi dalam proliferasi sel terjadi sangat awal dalam perkembangan otak, yang pada akhirnya menghasilkan penggandaan jumlah neuron di korteks serebral orang dewasa dibandingkan dengan yang ada pada kera besar.

Para peneliti kemudian mengidentifikasi gen yang sangat penting dalam proses ini. Dikenal sebagai Zeb2, ini kemudian diaktifkan di jaringan manusia, memungkinkan sel untuk membelah lebih jauh sebelum matang. Pengujian telah menunjukkan bahwa penundaan efek Zeb2 membuat jaringan otak gorila tumbuh lebih besar, sementara mengaktifkannya di awal organel otak manusia membuat mereka tumbuh seperti kera.

John Mason, seorang profesor perkembangan saraf molekuler di Universitas Edinburgh, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut, mengatakan dia menjelaskan kekuatan organel dalam studi perkembangan otak.

Dia berkata: “Penting untuk memahami bagaimana otak berkembang secara normal, sebagian karena itu membantu kita memahami apa yang membuat manusia unik dan sebagian karena itu dapat memberi kita wawasan penting tentang bagaimana gangguan perkembangan saraf muncul.”

Dia menambahkan, “Ukuran otak dapat dipengaruhi pada beberapa gangguan perkembangan saraf. Misalnya, pembesaran kepala adalah ciri dari beberapa gangguan spektrum autisme, jadi memahami proses yang sangat mendasar dari perkembangan otak janin ini dapat mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang gangguan ini. “