Kora nowa stoi jako oszałamiające osiągnięcie ewolucji biologicznej. Wszystkie ssaki mają ten pas tkanki pokrywający mózg, a sześć warstw gęsto upakowanych neuronów w jego obrębie obsługuje wyrafinowane obliczenia i skojarzenia, które zapewniają sprawność poznawczą. Ponieważ żadne zwierzęta poza ssakami nie mają kory nowej, naukowcy zastanawiali się, jak wyewoluował tak złożony obszar mózgu.
Mózgi gadów wydawały się dawać wskazówkę. Gady są nie tylko najbliższymi żyjącymi krewnymi ssaków, ale ich mózgi mają trójwarstwową strukturę zwaną grzbietowym grzbietem komorowym lub DVR, z funkcjonalnymi podobieństwami do kory nowej. Przez ponad 50 lat niektórzy neuronaukowcy zajmujący się ewolucją twierdzili, że zarówno kora nowa, jak i DVR wywodzą się z bardziej prymitywnej cechy przodka ssaków i gadów.
Teraz jednak, analizując szczegóły molekularne niewidoczne dla ludzkiego oka, naukowcy obalili ten pogląd. Przyglądając się wzorcom ekspresji genów w poszczególnych komórkach mózgowych, naukowcy z Columbia University wykazali, że pomimo podobieństw anatomicznych kora nowa u ssaków i DVR u gadów nie są ze sobą powiązane. Zamiast tego wydaje się, że ssaki wyewoluowały korę nową jako całkowicie nowy obszar mózgu, zbudowany bez śladu tego, co było przed nim. Kora nowa składa się z nowych typów neuronów, które wydają się nie mieć precedensu u przodków zwierząt.
Artykuł opisujący te prace, kierowane przez biologa ewolucyjnego i rozwojowego Marię Antoniettę Tosches, został opublikowany we wrześniu ubiegłego roku w czasopiśmie Nauka.
Ten proces ewolucyjnej innowacji w mózgu nie ogranicza się do tworzenia nowych części. Inne prace Tosches i jej współpracowników w tym samym numerze Nauka wykazało, że nawet pozornie starożytne regiony mózgu nadal ewoluują poprzez przebudowywanie nowych typów komórek. Odkrycie, że ekspresja genów może ujawnić tego rodzaju ważne różnice między neuronami, skłania naukowców do ponownego przemyślenia sposobu definiowania niektórych obszarów mózgu i do ponownej oceny, czy niektóre zwierzęta mogą mieć bardziej złożone mózgi, niż sądzili.
Aktywne geny w pojedynczych neuronach
W latach sześćdziesiątych wpływowy neuronaukowiec Paul MacLean zaproponował koncepcję ewolucji mózgu, która była błędna, ale nadal miała trwały wpływ na dziedzinę. Zasugerował, że zwoje podstawy mózgu, grupa struktur w pobliżu podstawy mózgu, były pozostałością po „mózgu jaszczurki”, który wyewoluował u gadów i był odpowiedzialny za instynkty przetrwania i zachowania. Kiedy wczesne ssaki ewoluowały, dodały układ limbiczny do regulacji emocji powyżej zwojów podstawy. A kiedy pojawili się ludzie i inne zaawansowane ssaki, według MacLeana, dodali korę nową. Niczym „myśląca czapka” znajdowała się na szczycie stosu i zapewniała wyższe poznanie.
Ten model „trójjedynego mózgu” zawładnął wyobraźnią opinii publicznej po tym, jak Carl Sagan napisał o nim w swojej nagrodzonej Pulitzerem książce z 1977 r. Smoki Edenu. Neurobiolodzy ewolucyjni byli pod mniejszym wrażeniem. Badania wkrótce obaliły ten model, wykazując ostatecznie, że regiony mózgu nie rozwijają się równomiernie jeden na drugim. Zamiast tego mózg ewoluuje jako całość, a starsze części poddawane są modyfikacjom, aby dostosować się do dodawania nowych części, wyjaśnił Paul Cisek, neurobiolog kognitywny z Uniwersytetu w Montrealu. „To nie jest tak, jak aktualizowanie iPhone’a, gdzie ładujesz nową aplikację” – powiedział.
Najlepiej udokumentowanym wyjaśnieniem pochodzenia nowych regionów mózgu było to, że ewoluowały one głównie poprzez powielanie i modyfikowanie istniejących wcześniej struktur i obwodów nerwowych. Dla wielu biologów ewolucyjnych, takich jak Harvey Karten z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, podobieństwa między korą nową ssaków a DVR gadów sugerowały, że są one, w kategoriach ewolucyjnych, homologiczne — że oba wyewoluowały ze struktury przekazanej z pokolenia na pokolenie. wspólny przodek ssaków i gadów.
Ale inni badacze, w tym Luis Puelles z Uniwersytetu w Murcji w Hiszpanii, nie zgodzili się z tym. W rozwoju ssaków i gadów dostrzegli oznaki, że kora nowa i DVR ukształtowały się w wyniku zupełnie innych procesów. To sugerowało, że kora nowa i DVR ewoluowały niezależnie. Jeśli tak, to ich podobieństwa nie miały nic wspólnego z homologią: były to prawdopodobnie zbiegi okoliczności podyktowane funkcjami i ograniczeniami struktur.
