Osmašedesát miliard neuronů a hmotnost téměř 1,3 kilogramu. Tak se dá jednoduše charakterizovat houbovitá hmota, která tvoří mozek průměrného Homo sapiens. Zároveň je ale energeticky nejnáročnějším lidským orgánem. Sice představuje přibližně jen dvě procenta tělesné lidské váhy, spotřebovává ale více než pětinu z celkové energie, kterou lidské tělo spaluje.

Aby toho nebylo málo, je lidský mozek také nepřiměřeně velký. Je třikrát větší než mozek našeho nejbližšího bratrance v živočišné říši, šimpanze. A gorilí mozek je přibližně stejně velký jako ten šimpanzí.

Aby dorostl té správné velikosti, vyvíjí se lidský mozek v porovnání s příbuznými velmi dlouho. To poznal asi každý, kdo má děti. K tomu se „lidské mládě“ rodí s tak nepřiměřeně velkou hlavou, že samotný porod bývá pro lidskou matku často opravdovou výzvou.

Mozek dítěte poté roky dozrává a absorbuje v sobě značné energetické zdroje, které by u jiných druhů byly použity k rozvoji jiných částí těla. Tělesný růst, přestože se to maminkám jistě tak nezdá, je oproti mláďatům jiných savců proto velmi pomalý, změny jsou velmi omezené vlastně až do puberty. I přes toto tělesné omezení lidský mozek svoji definitivní podobu a dospělost získává až kolem pětadvacátého roku člověka.

Nyní mohou vědci pozorovat tento pozoruhodný proces dospívání lidského mozku na molekulární úrovni. A co je důležité, ani k tomu nepotřebují otevírat živým lidem lebky.

Používají k tomu tzv. organoidy, což jsou buněčné modely orgánů milionkrát menší, než jsou jejich originály. Neurologové dokázali laboratorně vypěstovat i tzv. mozkové organoidy.  Ty jsou tvořeny neurony – tedy nervovými buňkami, které se podobně jako v mozku spojují, vytvářejí síť a pracují. Vědci je pěstují z uměle připravených kmenových buněk.

Ačkoli jsou tyto organoidy odříznuty od vnějších podnětů a nelze s nimi zacházet jako se samostatnými entitami, které si uvědomují sebe sama a mohou například trpět – možnost jejich pěstování již ve vědeckém světě vzbudila bouřlivou etickou debatu. Všechny experimenty s mozkovými organoidy jsou proto přerušovány poměrně rychle, aby se nemohly vyvinout v orgány plné velikosti. Vědci i tak ale mají dostatek času, aby mohli sledovat modelový vývoj rodícího se mozku.

V posledním vydání odborného časopisu Cell vědci z Cambridge Molecular Biology Laboratory popsali experiment, při němž pěstovali mozkové organoidy lidí, šimpanzů a goril. Největší růst zaznamenali u mozku lidského. Ve všech třech případech se soustředili na zrání a dělení prekurzorových buněk. To jsou kmenové buňky, z nichž se během vývoje mohou stát neurony a dokonce se mohou rozdělit vícekrát, a vytvořit tak více nervových buněk.

Pátrání po genech

Předchozí experimenty ukázaly, že u myší, jejichž mozky obsahují tisíckrát méně neuronů než lidský mozek, dozrávají neurální prekurzorové buňky během několika hodin. Nyní se ukázalo, že stejný proces transformace trvá u goril a šimpanzů pět dní. V lidském mozku zrají neurony dokonce celý týden. Z toho plyne jediné. Prekurzorové lidské buňky mají více času na dělení, a tak vytvoří více neuronů.

V další fázi experimentu hledali britští vědci geny, které tyto procesy řídí. Tedy geny, které zpomalují dozrávání prekurzorových buněk. Pamatujete si na gen ZEB2? Ano, je to on. Jeho klíčová úloha je podle studie v opožděné expresi, prostě se zapne později. Aby odborníci potvrdili jeho zásadní roli, tedy zpomalení transformace prekurzorů a tím hojnější dělení a produkci neuronů – odložili působení ZEB2 u goril a naopak ho zrychlili v lidském organoidu.

Výsledek? Gorilí model minimozku vyrostl do běžné velikosti lidského mozkového organoidu. A naopak lidský model s odloženým působením genu ZEB2 nedorostl ani do velikosti gorilího modelu.

Víc času, víc neuronů, větší mozek. Ta rovnice je jednoduchá. Etici nyní musejí prodiskutovat otázku, co by se stalo, kdybychom u lidí expresi ZEB2 ještě o chvilku odložili. Anebo poskytli tuto terapii našim lidoopům. Až příliš to začíná připomínat Planetu opic, že?