Straszliwa cena ewolucji. Za większy i sprawniejszy mózg płacimy podatnością na choroby

Spis treści:

1. Ewolucja mózgu człowieka
2. Ewolucyjny kompromis
3. Choroby neurodegeneracyjne
4. Jak wykonano badania?
5. Cena rozwoju

Ewolucja to inaczej zmiany w przyrodzie zachodzące na przestrzeni lat i dotykające kolejnych pokoleń roślin czy zwierząt. Linia człowiekowatych oddzieliła się od małp człekokształtnych około 6–8 milionów lat temu. To niosło za sobą konsekwencje w postaci zmian zarówno w postawie ciała, jak i w budowie i organizacji mózgu u nowych gatunków.

Ewolucja mózgu człowieka

Mózg człowieka współczesnego jest o około dwie trzecie większy niż mózg szympansa, najbliższego kuzyna człowieka spośród naczelnych. Dotyczy to podobieństw w składzie DNA, jak i „upakowania” określonych struktur mózgu.

Kora mózgowa, czyli przednia część mózgu, u człowieka rozwinęła się najbardziej. Jej liczne bruzdy i pofałdowania sprawiają, że cały mózg mieści się w niewielkiej – w stosunku do reszty ciała człowieka dorosłego – puszce mózgowej. Z kolei rozmiar głowy u rodzącego się dziecka jest największym wyzwaniem podczas porodu naturalnego.

To w korze mózgowej „zapisane” są nasze umiejętności m.in. logicznego myślenia, postrzegania, część pamięci, zdolności rozumienia i generowania mowy. Bez tych zdolności nie byłoby tak wielkiego postępu dokonanego przez człowieka współczesnego. Ale w ewolucji wszystko ma swoją cenę.

Ewolucyjny kompromis

Ceną za tzw. wyjątkowość człowieka jest większa wrażliwość na zmiany w organizmie związane ze starzeniem się. Człowiek, jak wynika z nowego badania naukowców z Uniwersytetu w Dusseldorfie opublikowanego na łamach „Science Advances”, traci wskutek zachodzących zmian neurodegeneracyjnych więcej istoty szarej mózgu niż przykładowo szympansy.

Istota szara to inaczej masa komórek nerwowych budujących m.in. korę mózgową. Okres przekwitania u obu gatunków następuje w podobnym wieku i ma podobne podłoże fizjologiczne. Jednak ludzkie życie może trwać dłużej. I choć zmiany degeneracyjne są naturalną konsekwencją starzenia się organizmu, to jednak większa objętość kory mózgowej u człowieka powoduje, że ceną za dłuższe życie są choroby mózgu.

Choroby neurodegeneracyjne

Współcześnie najbardziej dotkliwymi chorobami neurodegeneracyjnymi są zwłaszcza alzheimer i parkinson. U podłoża choroby Alzheimera leżą specyficzne dla człowieka białka tau i beta-amyloidu, których nagromadzenie niszczy neurony. Tym samym choroba doprowadza do upośledzenia funkcji poznawczych, co nierzadko skutkuje zupełną utratą pamięci oraz zmianami w zachowaniu.

Przyczyna choroby Parkinsona pozostaje na razie nieznana. W ostatnim czasie coraz więcej mówi się o podłożu genetycznym, a konkretnie o zaburzeniach na linii mitochondria-lizosomy. Mitochondria to swoiste elektrownie w komórkach. Produkują energię, której neurony potrzebują niezwykle dużo do prawidłowego funkcjonowania.

Jak wykonano badania?

Badacze z Dusseldorfu w Niemczech w badaniu strukturalnym rezonansem magnetycznym porównali skany tkanki mózgowia niemal 190 szympansów w wieku od 9 do 50 lat oraz 500 osób w wieku od 20 do 74 lat. Okazało się, że u człowieka i szympansa wiele struktur mózgowia pokrywa się. Zazwyczaj są to struktury bardziej pierwotne, takie jak na przykład hipokamp, który reguluje m.in. emocje.

To jednak u ludzi nastąpiło większe zróżnicowanie niektórych części mózgowia. Co więcej, poszczególne części mózgu u ludzi w różnym tempie tracą swoją masę komórkową.

Cena rozwoju

Największe spustoszenie proces starzenia się sieje w obszarach, w których zlokalizowane są tzw. funkcje wyższego rzędu: pamięć robocza oraz język. U szympansów starzenie zazwyczaj dotyka umiejętności motorycznych. Natomiast u człowieka dochodzi do ubytków rozbudowanej kory przedczołowej. W przypadku szympansów takiego związku nie wykazano.

Co więcej, to właśnie w tym obszarze mózgu wcześniejsze badania wychwyciły pogorszenie metabolizmu glukozy, kluczowej przy wytwarzaniu energii dla komórki, oraz nadmierną akumulację beta-amyloidu. Dlatego badacze są zdania, że dojrzewająca najpóźniej i jednocześnie najmłodsza warstwa mózgu, jaką jest kora przedczołowa stanowi część najbardziej podatną na uszkodzenia neurodegeneracyjne związane z wiekiem.

Źródła: Science Advances, Nature, Uniwersytet Northwestern.