Vysoce kvalitní strava mohla vést k většímu lidskému mozku: Mezinárodní studie vedená CSIR-CCMB odhaluje genetické spojení mezi stravou a velikostí mozku

Posun našich předků k vysoce kvalitní dietě, zejména s použitím ohně a Spotřeba masa a ovoce, pravděpodobně vyvolaly genetické změny a mohly vydláždit cestu pro dramatickou expanzi lidského mozku, odvodit vědce v centru CSIR pro buněčnou a molekulární biologii (CCMB) zde v Hyderabadu.

Průlomová mezinárodní studie zveřejněná v nejnovějším čísle Filozofické transakce Královské společnosti B, Zapojení vědců ze Spojených států a Číny odkryl genetické mechanismy spojující kvalitu stravy a Velikost mozku v primátech, jak se uvolňovat nové světlo na to, jak se některé druhy, zejména lidé, vyvinuly tak velké a Složité mozky. Ukazuje, že kvalita potravinářských primátů jedí nejen jejich hladinu energie, ale také způsob, jakým se jejich mozky vyvíjejí na genetické úrovni.

The research team, including CCMB’s Laboratory for Conservation of Endangered Species (LaCONES) Chief Scientist Govindhaswamy Umapathy (senior author), Vinay Teja Potharlanka (first author) and others, including Shao Y, Wu D, Banda N and DeCasien A., had analysed over 8,000 genes from 50 whole genomes across primate species to understand how brain size co-evolved with diet and to identify the specific Geny, které to mohly pomoci, aby se to stalo.

Energetické intenzivní orgány

Mozek je jedním z nejvíce energetických orgánů v těle. U lidí mozek spotřebovává téměř 20% celkové energie, a to i přes to, že představoval pouze 2% tělesné hmotnosti. Po mnoho let vědci přemýšleli, jak se takový orgán mohl vyvinout a proč některé druhy mají větší mozky než jiné.

Klíčovou myšlenkou je, že kvalitnější strava, která jsou bohatá na ovoce, semena a živočišné bílkoviny, poskytují více energie, což umožňuje rozvoj větších mozků. Až dosud však nikdo jasně neukazoval, jak se to odehrává na genetické úrovni.

Kopání do dat

Vědci kombinovali genetické, ekologické a anatomické údaje novým způsobem měřením velikosti mozků a těl u různých primátů a použili publikované informace o složení stravy k vytvoření indexu kvality diety (DQI).

Poté se podívali na to, jak rychle se geny související s mozkem vyvinuly u každého druhu pomocí metody poměru „DN/DS“, která sleduje evoluční změny v genových sekvencích. Tým pomocí sofistikovaných statistických nástrojů, které odpovídají za evoluční vztahy mezi druhy, identifikoval stovky genů, jejichž vývoj byl úzce spojen s dietou a velikostí mozku.

Geny, které vytvářejí mozky – a zpracování energie

Mnoho genů spojených s větším mozkem bylo zapojeno do neurogeneze (vývoj mozkových buněk) a je také známo, že se podílejí na poruchách lidského mozku, jako je autismus a mikrocefálie. Několik klíčových genů však bylo také zapojeno do metabolismu lipidů a uhlohydrátů – způsobu těla zpracování tuků a cukrů. Patří sem geny jako ‚ELovl6 ‚což pomáhá zpracovat mastné kyseliny a ‚EEF1A2 ‚který se podílí na vývoji mozku a souvisí s neurologickými stavy.

„To podporuje myšlenku, že lepší strava poskytla palivo pro budování větších mozků. Geny metabolismu energie a geny pro vývoj mozku pracují ruku v ruce. Tato vazba je hluboce zakořeněna do genomu,“ řekl Dr. Umapathy.

Obousměrná vývoj

Nejvhodnější model studie ukázal, že kvalita stravy ovlivňuje velikost mozku dvěma způsoby-přímo poskytováním energie a živin a nepřímo ovlivňováním, které geny byly pod evolučním tlakem. „Je to smyčka zpětné vazby. Lepší mozky pomáhají najít lepší jídlo a lepší jídlo pomáhá budovat lepší mozky. Evoluce pracovala prostřednictvím genů, aby posílila tuto smyčku,“ řekla Vinay Teja Potharlanka.

Je zajímavé, že některé ze stejných genů, které pomohly expanzi mozku, mohly také zvýšit riziko určitých neurodevelopmentálních podmínek a zdůrazňují potenciální evoluční kompromis.

Důsledky pro evoluci člověka

Ačkoli studie nezahrnovala moderní lidi, zjištění nabízejí silné vhled do naší evoluční minulosti. Tým doufá, že budoucí výzkum prozkoumá, jak jiné životní styl a sociální faktory, jako je velikost skupiny, styl rodičovství nebo pohybové vzorce, mohly ovlivnit vývoj mozku u primátů. Úplný kód datového souboru a analýzy byl veřejně zpřístupněn a povzbudil další zkoumání složitého vztahu mezi ekologií, genetikou a poznáváním.