Mozek se tváří jako jeden celek
Když se podíváme na lidský mozek jako na anatomický orgán, nedává velký smysl pochybovat o jeho jednotě. Přední mozek, střední mozek a zadní mozek jsou propojené, komunikují spolu a uvnitř lebky vytvářejí jeden funkční systém. Embryologie ale nově ukazuje, že tato anatomická jednota možná zakrývá mnohem hlubší dělicí čáru.
Tým ze Stanfordu sledoval velmi raný vývoj mozku během gastrulace, tedy ve fázi, kdy se embryo teprve organizuje do základních tělesných vrstev a os. V myších embryích identifikoval dvě populace buněk, které se od začátku chovají jako oddělené vývojové větve.
Jedna exprimuje gen Otx2 a vytváří budoucí přední a střední mozek. Druhá exprimuje Gbx2 a dává vzniknout zadnímu mozku. Nejde jen o dvě oblasti jednoho homogenního základu. Podle studie jsou jejich buněčné linie od počátku oddělené.
Dvě koleje, které se nespojí změnou směru
Výzkumníci sledovali nejen genovou expresi, ale také strukturu chromatinu, tedy způsob, jakým buňky zpřístupňují nebo naopak uzavírají různé části DNA.
Ukázalo se, že přední a zadní progenitory mají odlišné chromatinové konfigurace, které jejich vývojový osud stabilizují velmi brzy. Jedna populace tedy není jednoduše univerzální „mozková buňka“, kterou lze později přepnout podle potřeby.
To vysvětluje problém, s nímž se neurobiologové potýkali roky. Přední mozkové neurony dokázali z pluripotentních kmenových buněk pěstovat poměrně dobře. Některé typy zadních mozkových neuronů, například motorické neurony mozkového kmene, ale vznikaly špatně nebo neúplně.
Pokud ale vědci začínali z progenitoru předního mozku, snažili se podle nové práce přimět jednu vývojovou větev, aby předstírala, že je druhou. A to zřejmě není cesta, kterou embryo používá.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Když našli správný začátek, dokázali vypěstovat správné neurony
Po rozlišení obou linií tým upravil laboratorní postup tak, aby nejprve vytvořil zadní progenitor odpovídající Gbx2 větvi. Teprve z něj následně diferencoval neurony hindbrainu. Výsledkem byly funkční lidské motorické neurony zadního mozku pěstované z pluripotentních kmenových buněk.
To není jen elegantní potvrzení embryologického modelu. Má to praktický dopad na studium onemocnění, jako je spinální svalová atrofie nebo amyotrofická laterální skleróza, které zasahují motorické neurony.
Mozkový kmen nelze živému pacientovi jednoduše odebrat k experimentům. Možnost vytvářet jeho specifické neurony v laboratoři proto může výrazně zlepšit modelování nemocí.
A pak přišla půlmiliarda let evoluce
Nejpřekvapivější část studie ale neleží v lidském embryu. Výzkumníci porovnávali vývojové principy napříč různými organismy. Podobné rozdělení našli u dalších obratlovců, například kuřat a zebřiček, ale stopy dvou paralelních nervových programů sledovali ještě dál. Až k žaludovcům, tedy mořským bezobratlým, jejichž evoluční větev se od té naší oddělila před více než půl miliardou let.
To vedlo autory k odvážné evoluční interpretaci: přední a zadní část našeho mozku mohou být potomky dvou původně oddělených nervových systémů, které evoluce postupně přisunula k sobě a funkčně propojila. Dnešní mozek pak není systém vytvořený jedním čistým plánem. Je to evoluční spojení starších modulů.
Neznamená to, že máme dva mozky
Tady je důležitá brzda, protože titulky typu „vědci zjistili, že máte dva mozky“ se nabízejí skoro samy. Nemáme dva mozky. Dospělý lidský mozek je jeden anatomický a funkční orgán. Nová studie tvrdí něco jemnějšího a ve skutečnosti zajímavějšího: různé části tohoto orgánu mají velmi raný a rozdílný vývojový původ.
Ani formulaci Stanfordu o „dvou orgánech“ není nutné brát jako přepsání učebnice anatomie. Jde o způsob, jak zdůraznit hloubku vývojového rozdílu. To, co je dnes spojité, nemuselo začínat jako jedna věc.
Evoluce málokdy staví od nuly
Na lidském těle je mnoho struktur, které dávají větší smysl jako výsledek historického skládání než jako produkt čistého inženýrského návrhu. Nervový systém zřejmě není výjimkou.
Pokud mají autoři pravdu, přední část mozku spojená s plánováním, abstraktním myšlením a vědomým rozhodováním a zadní části regulující životně důležité automatické funkce nevznikly jako dva pokoje jednoho domu.
Jejich příběh začal mnohem dřív a mnohem odděleněji. Teprve evoluce z nich vytvořila stavbu, kterou dnes bez váhání nazýváme jedním mozkem. A její nejstarší stavební šev v sobě možná stále nosíme.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Zdroje: Kód Enigma [1], Nature Neuroscience – Two parallel neural ectoderm progenitors contribute to the developing brain [2], Stanford Medicine – Human brain is two separate organs, Stanford Medicine-led research finds [3]. img ai generated
