Что отличает неандертальцев от современных людей? Считается, что главной причиной эволюционного преимущества последних стало развитие новой коры мозга — неокортекса. У зародышей эта ткань развивается из клеток-нейропредшественников. Среди них есть те, что производят транскетолазоподобный белок 1 — или TKTL1. У современного человека и неандертальца этот белок практически идентичен — отличие есть лишь в одной аминокислотной замене (аргинин вместо лизина).
Ученые взяли эмбрионы мышей, у которых в клетках неокортекса в норме не работает ген TKTL1, и добавили в них каждый из его исследуемых вариантов — неандертальский и человеческий.
Ген повлиял только на один тип клеток — базальную радиальную глию, которую считают главной предшественницей клеток коры полушарий. Количество этих клеток после введения человеческого варианта оказалось гораздо выше, чем после введения варианта неандертальцев. Кроме того, мутация повысила эффективность развития риадиальной глии в нейроны.
Затем исследователи провели эксперимент на мини-мозгах. В них они отредактировали человеческий TKTL1 в неандертальский — обратно заменили аргинин на лизин. После культивации стволовые клетки развивались в церебральные органоиды — структуры, напоминающие мозг в миниатюре. В «неандертальских» органоидах наблюдалось снижение количества как клеток радиальной глии в субвентрикулярной зоне, так и самих нейронов.