Dlaczego ludzie mają duże mózgi? Możemy podziękować jelitom
Potrzeba było ogromnej ilości energii, aby ludzki mózg osiągnął obecny duży rozmiar i utrzymywał go przez tak długi czas. Naukowcy twierdzą, że w końcu zidentyfikowali czynniki biologiczne, które to umożliwiły… Odpowiedź czeka w jelitach.
Jakiś czas temu dowiedzieliśmy się, że młodsze pokolenia mają większy mózg niż ich rodzice i dziadkowie. Naukowcy przeanalizowali skany mózgu ponad 3000 Amerykanów w wieku od 55 do 65 lat i stwierdzili, że osoby urodzone w latach 70. ubiegłego wieku mają o 6,6 proc. większą ogólną objętość mózgu niż osoby urodzone w latach 30. Członkowie pokolenia X mieli także prawie o 8 proc. większą objętość istoty białej i prawie 15 proc. większą objętość istoty szarej niż członkowie Cichego Pokolenia (osoby urodzone między 1927 a 1946 r., więc mocno naznaczone doświadczeniem wojennym i powojennym).
Jedna konkretna część mózgu, zwana hipokampem, która odgrywa główną rolę w zapamiętywaniu i uczeniu się, powiększyła się o 5,7 procent w ciągu kolejnych badanych pokoleń. I wynik ten utrzymywał się nawet po uwzględnieniu innych czynników, jak wzrost, wiek i płeć, co sugeruje, że coś faktycznie jest na rzeczy z tym wciąż zmieniającym się rozmiarem mózgu. Warto tu jednak zaznaczyć, że nie byłoby to w ogóle możliwe, gdyby nie ewolucja, która pozwoliła naszym przodkom na rozwinięcie i utrzymanie dużego mózgu.
To jelita umożliwiły rośnięcie mózgu człowieka
Jak wskazują naukowcy, chociaż mamy pełną świadomość zachodzenia tych procesów, dopiero teraz udało się zidentyfikować biologiczne zmiany, które to umożliwiły! Te luki w naszej wiedzy uzupełnia nowe badanie, którego wyniki opisano na łamach czasopisma Microbial Genomics - jego autorzy sugerują, że kluczem do dużego mózgu mogą być mikroby wspomagające trawienie pokarmu i produkcję energii.
Ponieważ tkanka mózgowa jest kosztowna energetycznie, zwierzęta o większych mózgach, jak ludzie, słonie, wieloryby i delfiny, potrzebują więcej energii, aby wspierać rozwój i utrzymanie mózgu. Wcześniejsze badania analizowały wpływ genów i środowiska na rozmiar mózgu naczelnych, jednak mniej danych dotyczyło sposobów, w jakie różne gatunki naczelnych wykorzystują energię i jak metabolizm rozwija się w ich organizmach.
Wiemy, że mikroby żyjące w jelicie grubym mogą produkować związki wpływające na biologię człowieka - na przykład powodując zmiany w metabolizmie, które prowadzą do insulinooporności i przybierania na wadze. Zróżnicowanie mikrobioty jelitowej to nieeksplorowany mechanizm, który mógłby umożliwiać różnym naczelnym zaspokajanie różnych energetycznych wymagań mózgu
W kontrolowanym eksperymencie Amato i zespół naukowców wprowadzili mikroby od dwóch gatunków naczelnych z dużymi mózgami (człowieka i sajmiri) oraz jednego gatunku z małym mózgiem (makaka) do myszy laboratoryjnych pozbawionych mikroorganizmów jelitowych. Następnie mierzyli zmiany w fizjologii myszy na przestrzeni czasu, analizowano m.in. przyrost masy ciała, procent tłuszczu, poziom glukozy na czczo, funkcje wątroby oraz inne cechy. Zespół badał także różnice w typach mikroorganizmów i związkach produkowanych przez myszy.
Początkowo naukowcy oczekiwali, że mikroby pochodzące od różnych naczelnych będą prowadziły do różnic w biologii myszy. Spodziewali się również, że myszy z mikrobami od ludzi będą znacznie różnić się od myszy z mikrobami od sajmiri i makaków. Okazało się jednak, że myszy z mikrobami od naczelnych z dużymi mózgami produkowały i zużywały więcej energii, podczas gdy myszy z mikrobami od makaków magazynowały więcej energii w postaci tłuszczu.
Choć myszy z mikrobami od ludzi wykazywały pewne różnice, najsilniejszy wzorzec dotyczył różnic między naczelnymi z dużymi mózgami (ludzie i sajmiri) a tymi z mniejszymi mózgami (makaki)
Myszy z mikrobami od ludzi i sajmiri miały podobną biologię, mimo że te dwa gatunki nie są blisko spokrewnione ewolucyjnie. Według zespołu sugeruje to, że za podobieństwa biologiczne odpowiada coś innego niż wspólne pochodzenie - potencjalnie rozmiar mózgu. Dane te pokazują również, że mikroby jelitowe różnych gatunków zwierząt kształtują różnice w biologii i wspierają hipotezę, że mikroby mogą wpływać na ewolucję, zmieniając funkcjonowanie organizmu, np. wykorzystując energię na rozwój mózgu zamiast magazynowania jej w postaci tłuszczu.
W przyszłych badaniach zespół planuje przeprowadzić podobne eksperymenty z mikrobami od większej liczby gatunków naczelnych o różnej wielkości mózgu. Naukowcy chcą również zgromadzić więcej danych na temat typów związków produkowanych przez mikroby oraz biologicznych cech gospodarzy, jak funkcjonowanie układu odpornościowego czy zachowanie.
***
Bądź na bieżąco i zostań jednym z 88 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!
