Hai nhóm tế bào khởi đầu
Trong nhiều thập kỷ, sách giáo khoa sinh học đã mô tả não phát triển từ một tế bào tiền thân ban đầu duy nhất tạo ra mọi phần của cơ quan này. Một nghiên cứu do Stanford Medicine dẫn đầu, công bố trên Nature Neuroscience ngày 18 tháng 9, nói rằng bức tranh đó là sai.
Quan sát phôi trong giai đoạn dạ dày hóa, giai đoạn khi một cụm tế bào đơn giản tổ chức thành các cấu trúc cơ thể, nhóm nghiên cứu đã xác định hai nhóm tế bào tiền thân thần kinh riêng biệt. Não trước và não giữa phát sinh từ một quần thể. Não sau, kiểm soát hô hấp, nhịp tim và nuốt, phát triển từ một quần thể thứ hai có nguồn gốc riêng.
"Lần đầu tiên chúng tôi đã chứng minh rằng phần trước của não phát sinh từ một tế bào tiền thân hoàn toàn khác với phần sau của não," Kyle Loh, phó giáo sư sinh học phát triển tại Stanford và là tác giả cấp cao của công trình, cho biết.
Một câu đố trong đĩa nuôi cấy
Phát hiện này bắt nguồn từ một vấn đề trong phòng thí nghiệm. Tế bào gốc từ phần trước của não dễ nuôi cấy trong đĩa, trong khi các tế bào được cho là sẽ trở thành mô não sau hầu như không bao giờ phát triển. Công trình mới giải thích lý do: các thí nghiệm trước đây cố gắng dụ các tế bào tiền thân não trước và não giữa trở thành tế bào não sau, điều mà nghiên cứu cho thấy là không thể. Bắt đầu từ quần thể tiền thân đúng, các nhà nghiên cứu đã nuôi cấy các tế bào thần kinh phát ra điện thế hoạt động và sản xuất protein đánh dấu các phân đoạn não sau kiểm soát cơ mặt và cơ nuốt.
550 triệu năm dây nối
Nhóm sau đó nhìn lại thời gian tiến hóa. Họ tìm thấy cùng một mô hình hai nguồn gốc ở gà, cá ngựa vằn và giun acorn, những sinh vật nhỏ trên đáy đại dương có tổ tiên chung xa xôi với con người. Sứa, đã tách khỏi dòng người khoảng 600 đến 700 triệu năm trước, giữ hai hệ thần kinh ở hai đầu khác nhau của cơ thể.
Các tác giả lập luận rằng tiến hóa không phát minh ra não từ đầu. Nó lấy hai hệ thần kinh đã tồn tại và đẩy chúng lại gần nhau về mặt không gian. "Có não như một cơ quan có lẽ sẽ hiệu quả hơn, nhưng chúng ta dựa vào cách nguyên thủy này để tạo não thành hai phần riêng biệt," Loh nói. Vì hai nửa được xây dựng theo các quy tắc khác nhau, phát hiện này có thể thay đổi cách các nhà nghiên cứu mô hình hóa các tình trạng như rối loạn não sau trong phòng thí nghiệm.