Gen Neanderthal Menjelaskan Kebundaran Otak Manusia Modern

Badan penelitian yang berkembang menunjukkan bahwa, dalam banyak hal, kita Homo sapiens tidak begitu berbeda dari kerabat dekat kita Homo neanderthalensis. Seperti manusia hidup, Neanderthal menciptakan seni, mengekspresikan budaya, dan merawat anggota komunitas mereka. Tapi kami berbeda dari mereka dalam dua cara, mungkin terhubung, cara - bentuk tengkorak kita dan fakta bahwa kita belum punah.

Itu karena tengkorak, yang terpenting, memegang otak. Tengkorak manusia modern memiliki bentuk bulat, bulat, sedangkan tengkorak Neanderthal memanjang. Dalam sebuah penelitian yang dirilis Rabu di Biologi Saat Ini, tim ilmuwan internasional menjadi yang pertama mengidentifikasi faktor genetik yang kemungkinan menyebabkan perbedaan bentuk yang meyakinkan ini. Pada gilirannya, mereka membuat kami selangkah lebih dekat ke pemahaman tentang apa artinya menjadi anggota spesies kami yang berbeda.

“Motivasi di balik mempelajari bentuk unik dari braincase manusia adalah bahwa ia mewakili salah satu karakteristik anatomi yang paling mapan dan jelas yang membedakan Homo sapiens dari spesies manusia lain, ”penulis pertama dan antropolog biologi Philipp Gunz, Ph.D., mengatakan Terbalik.

Gunz bekerja sebagai peneliti di Institut Max Planck untuk Antropologi Evolusi. Tengkorak, ia menjelaskan, adalah jendela ke biologi otak. Para ilmuwan telah mengetahui bahwa Neanderthal dan manusia modern memiliki tengkorak dengan bentuk yang berbeda, tetapi karena jaringan otak tidak memfosil, biologi yang mendasarinya tetap sulit dipahami. Jadi di sini tim mengambil pendekatan interdisipliner, menggabungkan analisis tengkorak fosil dengan pencitraan otak dan sekuensing gen modern.

Penting untuk dicatat bahwa otak kita tidak selalu berbentuk bola. Tertua Homo sapiens fosil-fosil, yang ditemukan di Maroko dan berasal dari sekitar 300.000 tahun yang lalu, memiliki endokranial volume yang jatuh dalam kisaran manusia saat ini, tetapi endokranial bentuk itu memanjang. Itu berarti mereka memiliki otak besar, tetapi tidak bulat. Pekerjaan sebelumnya yang dilakukan oleh Gunz menunjukkan bahwa ukuran otak modern muncul sekitar 300.000 tahun yang lalu, tetapi otak globular muncul sekitar 40.000 tahun yang lalu - sekitar waktu yang sama ketika Neanderthal punah.

Gunz mengatakan bahwa perubahan mencolok terjadi Homo sapiens bentuk endokranial kemungkinan mencerminkan "perubahan evolusioner dalam pengorganisasian struktur otak manusia, bahkan mungkin dengan cara yang tepat bahwa berbagai area terhubung satu sama lain."

Untuk mengeksplorasi ide ini, tim mengembangkan ukuran globularitas yang disepakati dengan menciptakan jejak virtual interior Neanderthal dan braincases manusia modern. Mereka kemudian mengukur globularitas otak dari 4.469 orang yang hidup dengan bantuan pemindaian otak MRI. Para ilmuwan juga memeriksa DNA partisipan ini - mencari fragmen DNA Neanderthal purba dengan harapan bahwa mungkin ada hubungan antara nenek moyang Neanderthal dan bentuk otak. Meskipun Neanderthal sudah punah, warisan genetik mereka hidup karena kencan kuno dengan manusia modern secara anatomis.

Para ilmuwan menemukan bahwa, meskipun semua manusia yang hidup memiliki bentuk tengkorak yang jelas berbeda dari tengkorak Neanderthal, manusia modern memiliki tingkat globularitas otak yang berbeda-beda. Selanjutnya, mereka menemukan bahwa, di antara manusia yang hidup, fragmen DNA Neanderthal pada kromosom 1 dan 18 berkorelasi dengan berkurang globularitas.

"Seperti aspek anatomi otak lainnya, tingkat globularitas kemungkinan dipengaruhi oleh variasi dalam banyak gen yang berbeda, masing-masing dengan efek kecil," jelas Gunz. "Efek dari masing-masing fragmen Neanderthal yang terkait itu halus, tetapi dapat terdeteksi karena penggunaan ukuran sampel yang besar dalam penelitian kami."

Fragmen-fragmen Neanderthal ini kemudian dikaitkan dengan perubahan aktivitas gen dalam jaringan struktur otak, termasuk putamen di ganglia basal dan otak kecil. Gen-gen yang terkait dengan fragmen, UBR4 dan PHLPPI, memainkan peran penting dalam perkembangan otak - dan kemungkinan di sini ada hubungan antara globularitas otak dan mekanisme otak. Ganglia basal berkontribusi pada fungsi kognitif seperti pembelajaran dan perencanaan keterampilan, dan otak kecil - yang mengandung 50 persen neuron otak - penting untuk pemrosesan bahasa dan memori yang berfungsi.

Gunz menekankan bahwa efek membawa fragmen Neanderthal yang mempengaruhi bentuk otak paling halus - dan fokus mereka pada globularitas tidak termotivasi oleh "gagasan bahwa bentuk otak dapat memberi tahu kita sesuatu yang sederhana tentang perilaku kita." Sementara para ilmuwan lain berpendapat bahwa otak manusia yang bulat dan menggembung mungkin telah memberi kita kekuatan sosial dan kognitif di atas Neanderthal, Gunz berpikir bahwa "tidak ada alasan untuk mengharapkan korelasi langsung antara keseluruhan bentuk otak dan perilaku."

Tetapi temuan ini menunjukkan bahwa mekanisme perkembangan kemungkinan berkontribusi pada evolusi bentuk dan fungsi otak modern - memungkinkan kita untuk menjadi orang yang berpikir dan berpikir seperti kita saat ini. Tim berencana untuk terus mempelajari gen yang terkait dengan globularitas, dengan harapan bahwa mereka akan mengungkapkan cara lain di mana sifat itu terkait dengan biologi manusia. Kami adalah satu-satunya manusia yang tersisa di Bumi - dan mengapa masih menjadi misteri.