Les gènes de Neandertal expliquent la rondeur du cerveau humain moderne

Un corpus de recherches en plein essor suggère que, à bien des égards, nous Homo sapiens ne sont pas si différents de notre proche parent Homo Neanderthalensis. Comme les êtres vivants, les Néandertaliens ont créé l’art, exprimé la culture et pris soin des membres de leur communauté. Mais nous nous distinguons d’eux de deux manières, éventuellement liées: la forme de notre crâne et le fait que nous n’avons pas disparu.

C’est parce que les crânes, surtout, ont un cerveau. Les crânes humains modernes ont une forme ronde et globulaire, tandis que les crânes de Néandertal sont allongés. Dans une étude publiée mercredi dans Biologie actuelle, une équipe internationale de scientifiques a été le premier à identifier les facteurs génétiques qui ont probablement conduit à ces différences de forme convaincantes. À leur tour, ils nous ont rapproché un peu plus de la compréhension de ce que signifie être membre de notre espèce distincte.

«La motivation derrière l’étude de la forme unique du cerveau humain est qu’elle représente l’une des caractéristiques anatomiques les mieux établies et les mieux définies qui distingue Homo sapiens de l’autre anthropologue et biologiste Philipp Gunz, Ph.D., a déclaré Inverse.

Gunz travaille comme chercheur universitaire à l'Institut Max Planck d'anthropologie évolutionnaire. Les crânes, explique-t-il, ouvrent une fenêtre sur la biologie cérébrale. Les scientifiques ont su que les hommes de Néandertal et les humains modernes ont des crânes de formes différentes, mais comme les tissus cérébraux ne se fossilisent pas, la biologie sous-jacente est restée insaisissable. L'équipe a donc adopté une approche interdisciplinaire associant l'analyse du crâne fossile à l'imagerie cérébrale et au séquençage de gènes moderne.

Il est important de noter que nos cerveaux n’ont pas toujours été globulaires. Le plus vieux Homo sapiens fossiles, trouvés au Maroc et datés d’il ya 300 000 ans environ, ont des lésions endocrâniennes. les volumes qui tombent dans la gamme des humains d'aujourd'hui, mais endocrânienne formes qui sont allongés. Cela signifie qu'ils avaient de gros cerveaux, mais pas ronds. Des travaux antérieurs menés par Gunz démontrent que la taille du cerveau moderne a émergé il y a environ 300 000 ans, mais que des cerveaux globulaires ont émergé il y a environ 40 000 ans - à peu près au même moment où les Néandertaliens s'étaient éteints.

Gunz dit que le changement frappant de Homo sapiens Les formes endocrâniennes reflètent probablement «des changements évolutifs dans l'organisation des structures du cerveau humain, peut-être même de la manière précise dont différentes zones sont connectées les unes aux autres».

Pour explorer cette idée, l’équipe a mis au point une mesure convenue de la globularité en créant des empreintes virtuelles de l’intérieur des casse-tête néandertaliens et modernes. Ils ont ensuite mesuré la globularité du cerveau de 4 469 personnes vivantes à l'aide de scanners cérébraux réalisés par IRM. Les scientifiques ont également examiné l'ADN de ces participants - à la recherche de fragments d'ancien ADN de Néandertal, dans l'espoir qu'un lien puisse exister entre l'ascendance de Neandertal et la forme du cerveau. Bien que les Néandertaliens aient disparu, leur héritage génétique perdure à cause d'anciens entretiens avec des humains anatomiquement modernes.

Les scientifiques ont découvert que, bien que tous les humains vivants aient une forme de crâne distinctement différente de celle du crâne néandertalien, le degré de globularité du cerveau des personnes modernes varie. En outre, ils ont découvert que, chez les humains vivants, les fragments d’ADN de Néandertal sur les chromosomes 1 et 18 sont corrélés avec réduit globularité.

«Comme d’autres aspects de l’anatomie cérébrale, le degré de globularité est susceptible d’être influencé par la variation de nombreux gènes différents, chacun ayant un effet mineur», explique Gunz. "Les effets de chaque fragment de Néandertal associé étaient subtils, mais détectables en raison de l'utilisation d'un échantillon de grande taille dans notre étude."

Ces fragments de Neandertal ont ensuite été liés à une activité génique altérée dans les tissus à structure cérébrale, y compris le putamen dans les ganglions de la base et le cervelet. Les gènes associés aux fragments, UBR4 et PHLPPI, jouent un rôle important dans le développement du cerveau - et il est probable qu’il existe un lien entre la globularité du cerveau et ses mécanismes. Les ganglions de la base contribuent aux fonctions cognitives telles que l’apprentissage et la planification des compétences, et le cervelet - qui contient 50% des neurones du cerveau - est important pour le traitement du langage et la mémoire de travail.

Gunz souligne que les effets de transporter des fragments de Néandertal qui affectent la forme du cerveau sont au mieux subtils - et que leur focalisation sur la globularité n'était pas motivée par "l'idée que la forme du cerveau peut nous dire quelque chose de simple sur notre comportement". Les cervelets ronds et bombés des humains peuvent nous avoir donné un avantage social et cognitif sur les Néandertaliens. Gunz pense qu '«il n'y a aucune raison de s'attendre à une corrélation directe entre la forme générale du cerveau et son comportement».

Mais les résultats suggèrent que les mécanismes de développement ont probablement contribué à l'évolution de la forme et des fonctions du cerveau moderne - nous permettant d'être le sentiment, pensant les gens que nous sommes aujourd'hui. L’équipe prévoit de continuer à étudier les gènes associés à la globularité, dans l’espoir qu’ils révèlent d’autres manières de lier ce trait à la biologie humaine. Nous sommes les seuls humains qui restent sur Terre - et pourquoi reste un mystère.