Макар на пръв поглед да изглежда като единен орган, човешкият мозък се формира от две отделни групи клетки в най-ранните етапи на развитието, които впоследствие се обединяват, за да изградят сложната нервна система.

Учени установиха, че мозъкът на хората и други животни се образува от две паралелни системи от клетки-предшественици, възникващи в ранното ембрионално развитие.

Едната от тях дава началото на предния и средния мозък, а втората – на задния мозък, пише сп. Nature Neuroscience.

Изследователите са проследили развитието на мозъка при мишки още от етапа на гаструлация – един от най-ранните моменти в образуването на ембриона.

Оказва се, че тогава едновременно възникват два типа предшественици на нервната тъкан

Първият тип, наречен от учените „предна невроектодерма“, впоследствие формира предния и средния мозък. Вторият, „задна невроектодерма“, дава началото на задния мозък.

Това означава, че различните части на мозъка не просто се отделят постепенно от една обща група клетки, а от самото начало имат различен клетъчен произход.

След експериментите с мишки, учените са проверили дали същата схема е валидна и при хората.

За целта те са използвали човешки плурипотентни стволови клетки, които имат способността да се трансформират в различни видове клетки в организма.

Изследователите са успели да ги насочат по два различни пътя – към клетки, характерни за предния и средния мозък, или към клетки на задния мозък.

Важно е да се отбележи, че тези клетъчни групи са притежавали различни молекулярни характеристики още преди да се превърнат в зрели нервни клетки.

Учените са успели да получат моторни неврони на задния мозък от човешки стволови клетки

Преди това отглеждането на такива клетки в лабораторни условия е било трудно, а новият подход може да улесни изследването на заболявания, свързани с мозъчния ствол.

Двете групи клетки се различават не само по това в коя част на мозъка се превръщат, но и по генетичните програми, които използват.

Клетките, от които се развиват предният и средният мозък, експресират гена Otx2. А бъдещите клетки на задния мозък се характеризират с активността на гена Gbx2.

Същевременно се различава и начинът, по който е „опакована“ ДНК в тези клетки. Техните така наречени хроматинови ландшафти имат различна структура.

Както обяснява ScienceAlert, именно тази особеност може частично да обясни защо предишни опити за отглеждане на определени клетки на задния мозък в лаборатория често са били неуспешни. Изследователите може да са започвали с грешен тип клетки-предшественици.

Най-интересната част от откритието засяга не само развитието на човешкия организъм, но и еволюцията

Изследователите са проучили ембриони на няколко вида животни – маймуни, кокошки, рибки данио и жълъдови червеи – и са открили подобна двукомпонентна схема за развитие на нервната система.

Тези видове имат общ далечен прародител, а еволюционните им линии са се разделили преди около 550 милиона години. Авторите на изследването предполагат, че двата типа клетки-предшественици може да са били част от плана за развитие на нервната система в продължение на стотици милиони години.

В същото време учените предупреждават да не се прави твърде буквална интерпретация на резултатите.

Изследването показва, че мозъкът се развива от две различни клетъчни системи, но все още не доказва, че тези системи някога са съществували като два отделни органа или са еволюирали независимо.

Според авторите, мозъкът на съвременните животни може да се разглежда като единен орган, възникващ от две древни линии клетки-предшественици. Как точно са се формирали тези две системи в хода на еволюцията и защо са се обединили, остава въпрос за бъдещи изследвания.