İki başlangıç hücresi grubu
Onlarca yıldır biyoloji ders kitapları beyni, organın her bölümünü oluşturan tek bir erken öncü hücreden büyüyen bir yapı olarak tanımlıyordu. Stanford Medicine liderliğinde yürütülen ve 18 Eylül'de Nature Neuroscience'da yayımlanan bir araştırma bu tablonun yanlış olduğunu söylüyor.
Embriyoları gastrulasyon sırasında, yani basit bir hücre kümesinin vücut yapılarına dönüştüğü aşamada izleyen ekip, iki farklı nöral öncü hücre grubu belirledi. Ön beyin ve orta beyin bir popülasyondan doğuyor. Solunum, kalp atışı ve yutmayı kontrol eden arka beyin ise ayrı bir kökene sahip ikinci bir popülasyondan gelişiyor.
Stanford'da gelişim biyolojisi doçenti ve çalışmanın kıdemli yazarlarından Kyle Loh, "Beynin ön kısmının, arka kısmından tamamen farklı bir öncü hücreden doğduğunu ilk kez gösterdik" dedi.
Petri kabındaki bir bilmece
Keşif, bir laboratuvar sorunundan doğdu. Beynin ön kısmından alınan kök hücreler petri kabında kolayca çoğalırken, arka beyin dokusuna dönüşmesi amaçlanan hücreler neredeyse hiç tutmadı. Yeni çalışma bunun nedenini açıklıyor: daha önceki deneyler ön beyin ve orta beyin öncülerini arka beyin hücrelerine dönüştürmeye çalışıyordu ve araştırma bunun mümkün olmadığını gösteriyor. Doğru öncü popülasyondan başlayan araştırmacılar, aksiyon potansiyelleri üreten ve yüz ile yutma kaslarını kontrol eden arka beyin segmentlerini işaretleyen proteinler üreten nöronlar yetiştirdi.
550 milyon yıllık kablolama
Ekip ardından evrimsel zamanda geriye baktı. Aynı iki kökenli örüntüyü tavuklarda, zebra balıklarında ve insanlarla uzak bir atayı paylaşan, okyanus tabanındaki küçük canlılar olan meşe palamudu solucanlarında buldular. İnsan soyundan yaklaşık 600 ila 700 milyon yıl önce ayrılan denizanaları ise vücutlarının farklı uçlarında iki sinir sistemini koruyor.
Yazarlar, evrimin beyni sıfırdan icat etmediğini savunuyor. Halihazırda var olan iki sinir sistemini alıp bunları mekânsal olarak bir araya itti. Loh, "Beynin tek bir organ olması muhtemelen daha verimli olurdu, ancak beyni iki ayrı parça olarak yapmak için bu ilkel yola güveniyoruz" dedi. İki yarı farklı kurallarla inşa edildiğinden, bulgu araştırmacıların arka beyin bozuklukları gibi durumları laboratuvarda nasıl modelleyeceğini değiştirebilir.