เซลต์เริ่มต้นสองชุด
เป็นเวลาหลายทศวรรษ ตำราชีววิทยาอธิบายว่าสมองเติบโตจากเซลต์ต้นกำเนิดระยะแรกเพียงเซลต์เดียวที่ให้กำเนิดทุกส่วนของอวัยวะ การศึกษาที่นำโดย Stanford Medicine ตีพิมพ์ใน Nature Neuroscience เมื่อวันที่ 18 กันยายน กล่าวว่าภาพนั้นผิด
ขณะเฝ้าสังเกตตัวอ่อนระหว่างการเกิดแกสทรูเลชัน ซึ่งเป็นระยะที่กลุ่มเซลต์เรียบง่ายจัดตัวเป็นโครงสร้างร่างกาย ทีมงานระบุกลุ่มเซลต์ต้นกำเนิดประสาทที่แตกต่างกันสองกลุ่ม สมองส่วนหน้าและสมองส่วนกลางเกิดจากประชากรหนึ่ง สมองส่วนหลังซึ่งควบคุมการหายใจ อัตราการเต้นหัวใจ และการกลืน พัฒนาจากประชากรที่สองที่มีต้นกำเนิดแยกกัน
"เราแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าส่วนหน้าของสมองเกิดจากเซลต์ต้นกำเนิดที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากส่วนหลังของสมอง" ไคล์ โลห์ รองศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาพัฒนาการที่สแตนฟอร์ดและผู้เขียนอาวุโสของงานนี้กล่าว
ปริศนาในจานเพาะเชื้อ
การค้นพบนี้เกิดจากปัญหในห้องปฏิบัติการ เซลต์ต้นกำเนิดจากส่วนหน้าของสมองเลี้ยงในจานเพาะเชื้อได้ง่าย ขณะที่เซลต์ที่ควรกลายเป็นเนื้อเยื่อสมองส่วนหลังแทบไม่เคยติด งานใหม่นี้อธิบายว่าทำไม การทดลองก่อนหน้านี้พยายามชักนำเซลต์ต้นกำเนิดสมองส่วนหน้าและส่วนกลางให้กลายเป็นเซลต์สมองส่วนหลัง ซึ่งการศึกษานี้แสดงว่าเป็นไปไม่ได้ เริ่มจากประชากรเซลต์ต้นกำเนิดที่ถูกต้อง นักวิจัยเพาะเลี้ยงเซลต์ประสาทที่ยิงศักย์ไฟฟ้าปฏิบัติการและผลิตโปรตีนที่ทำเครื่องหมายส่วนของสมองส่วนหลังซึ่งควบคุมกล้ามเนื้อใบหน้าและการกลืน
การเชื่อมต่อ 550 ล้านปี
ทีมงานจากนั้นมองย้อนกลับผ่านกาลเวลาวิวัฒนาการ พวกเขาพบรูปแบบสองต้นกำเนิดเดียวกันในไก่ ปลาม้าลาย และหนอนโอ๊ก สิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ บนพื้นมหาสมุทรที่มีบรรพบุรุษร่วมห่างไกลกับมนุษย์ แมงกะพรุนซึ่งแยกสายจากมนุษย์เมื่อประมาณ 600 ถึง 700 ล้านปีก่อน ยังคงมีระบบประสาทสองระบบที่ปลายต่างกันของร่างกาย
ผู้เขียนโต้แย้งว่าวิวัฒนาการไม่ได้ประดิษฐ์สมองขึ้นจากศูนย์ มันนำระบบประสาทสองระบบที่มีอยู่แล้วมาดันให้อยู่ร่วมกันเชิงพื้นที่ "การมีสมองเป็นอวัยวะเดียวคงมีประสิทธิภาพมากกว่า แต่เราพึ่งพาวิธีดั้งเดิมนี้ในการสร้างสมองเป็นสองชิ้นแยกกัน" โลห์กล่าว เนื่องจากสองซีกถูกสร้างด้วยกฎที่ต่างกัน การค้นพบนี้อาจเปลี่ยนวิธีที่นักวิจัยจำลองภาวะต่าง ๆ เช่น ความผิดปกติของสมองส่วนหลังในห้องปฏิบัติการ