https://frosthead.com

Hvordan forskere genopbyggede hjernen fra et langt uddødt dyr

Relateret indhold

  • Husker den tasmanske tiger, 80 år efter, at den blev uddød

I 1936 døde et dyr ved navn Benjamin forsømt og alene i en australsk zoologisk have, og en forvirrende art mødte dens ende.

Udover en længere hale og striber over hans lodne krop, lignede Benjamin en hund på mange måder. Men han var ingen hund. Han var en pungdyr kaldet en thylacin, det sidst kendte medlem af sin art på Jorden. Selvom thylacinen nu er blevet uddød i 80 år, har det ikke forhindret entusiaster i at søge; Ted Turner tilbød en gang en $ 100.000 belønning for ethvert bevis på en levende thylacin.

"Mange mennesker er bare fascinerede af denne væsen, " siger Greg Berns, en neurovidenskabsmand ved Emory University. "Det var ikonisk."

Men selvom mennesker aldrig vil se en anden levende thylacin, betyder det ikke, at vi ikke kan komme ind i deres hoveder. Takket være den fortsatte fascination af disse skabninger og nye teknikker inden for hjerneafbildning har Berns nu rekonstrueret, hvordan dette dyr sandsynligvis tænkte.

Berns har tilbragt det meste af sin karriere med at studere hundekognition - han har trænet hunde til at sidde vågen og uhindret i MR-maskiner til at studere deres neurale mønstre, når han svarer på kommandoer eller mad. For omkring tre år siden kom han over thylacinen og blev fascineret af, hvordan hundelignende dyrene optrådte på trods af at have en helt anden evolutionær baggrund. Dets lignende udseende som andre pattedyr inspirerede dets to hovednavne: den Tasmaniske tiger og den Tasmaniske ulv.

Thylacinen er et sandsynligt eksempel på konvergent evolution, naturens version af uafhængig opfindelse, siger Berns. På det australske fastland og senere på den nærliggende ø Tasmanien var thylacinen et rovdyr på øverste niveau og udviklede således træk til at hjælpe det med at jage. Disse træk, inklusive en lang snude, store ører, skarpe tænder og en slank krop. Ulve, en anden spids rovdyr, senere vil udvikle de samme træk hver for sig.

For ca. 2000 år siden blev thylacinen sandsynligvis drevet til udryddelse på Australiens fastland af oprindelig menneskelig jagt og konkurrence fra dingoer (vilde hunde). Da europæerne ankom til Australien, blev pungdyr kun fundet Tasmanien og ikke i stort antal. Thylacinen blev set som en sådan gener og risiko for husdyrbrugere, at regeringen endda betalte beløb for jægere for at aflive dem. Konkurrence fra ikke-indfødte vilde hunde og de sygdomme, de bragte, samt ødelæggelse af levesteder, bidrog sandsynligvis også til deres død.

Efterhånden som thylacinesynene blev sjældnere, begyndte myndighederne at overveje at beskytte arten. I juli 1936 erklærede den tasmanske regering thylacinen som en beskyttet art, men det var for sent: To måneder senere blev arten udryddet.

Som mange andre blev Berns trukket til thylacinen og dens underligt hundelignende træk. For at få et kig ind i sindet spores han først en thylacinehjerne, der var konserveret i formaldehyd ved Smithsonian Institution. Denne hjerne, der havde tilhørt en mandlig tasmansk tiger, der boede i National Zoo indtil dens død i 1905, blev sluttet til undersøgelsen af ​​en anden fra Sydneys australske museum, ifølge undersøgelsen, der blev offentliggjort i går i tidsskriftet PLOS One .

Berns brugte MR-scanninger og en relativt ny teknik kaldet diffusion tensor imaging, som kortlægger hjernens områder med "hvidt stof" - vævet, der bærer nervesignaler til og fra neuroner i forskellige dele af hjernen. Til sammenligning gjorde han de samme scanninger på to bevarede hjerner fra Tasmaniske djæver, den nærmeste levende slægtning til thylacinen.

Tasmansk djævel Den tasmanske djævel er den nærmeste levende i forhold til thylacinen, men den står på randen af ​​udryddelse fra tab af naturtyper og sygdomme. (Wayne McLean / Wikimedia)

Sammenlignet med dets djævelsketter, siger Berns, havde thylacinen en større og mere kompleks, frontal lob. Dette ville give dyrene et greb om kompleks planlægning, hvilket ville være nødvendigt for en spids rovdyr, der konstant skal jage efter deres mad. Dette er i modsætning til den Tasmaniske djævel, siger Berns, som normalt renser sine måltider og ikke nødvendigvis behøver de samme planlægnings- og jagtevner.

”Da thylacinerne levede, blev de afskediget som dumme dyr, ” siger Berns. "[Disse resultater] antyder andet."

Som resten af ​​et dyrs krop udvikler hjernen sig som nødvendigt for at udfylde en bestemt miljøniche, siger Berns. Hvordan denne proces fungerer nøjagtigt uden for primater og laboratoriedyr, har imidlertid stort set været ustudieret. ”En af de ting, som jeg håber, kommer ud af dette, er en bedre forståelse af et dyrs forhold mellem dets miljø og dets hjerne, ” siger han. ”Ikke mange mennesker studerer hjerner fra vilde dyr.”

For at afhjælpe dette lancerede Berns et projekt kaldet "Hjernen Ark" for to måneder siden i samarbejde med Kenneth Ashwell, en neurovidenskabsmand ved University of New South Wales. I sidste ende søger arken at skabe et digitalt arkiv med dyrehjerne-scanninger, som forskere kan studere overalt i verden. Indtil videre har han scannet omkring et dusin hjerner, siger han.

Ashwell er især interesseret i at se, hvordan det neurale evolutionære træ kan kortlægges med flere data fra andre arter, levende og uddød. Scanninger, som hans team har udført af Australiens kortnæbne echidna, viser en lignende neural arkitektur som thylacinen, hvilket betyder, at hjernekredsløbet for disse to dyr kunne have udviklet sig i en fælles stamfar for mere end 200 millioner år siden. Han håber også, at yderligere scanninger kunne hjælpe forskere med at lære mere om thylacins dårligt forståede sociale opførsel, og hvordan det kan sammenlignes med levende pungdyr.

Men den indsigt, disse scanninger kunne give, går ud over sjældne og fascinerende dyr, der længe er døde. Leah Krubitzer, en evolutionær neurobiolog ved University of California i Davis, som ikke var involveret i undersøgelsen, siger, at lignende undersøgelser af levende og uddøde og arter vil give forskere mulighed for ikke kun at hjælpe med at kortlægge, hvordan dyrehjerne har udviklet sig - men også kaste ny indsigt om, hvordan den menneskelige hjerne udviklede sig, og hvad der nøjagtigt gør den så unik.

”Jeg kan ikke tænke på en bedre ting, der kunne finansieres, ” siger Krubitzer. "Dette er en del af vores egen historie."

Korrektion 23. januar 2017: Denne artikel oplyste oprindeligt, at Benjamin var en pungdyr, men ikke et pattedyr. Pungdyr er pattedyr, der typisk fødes, før de er fuldt udviklet, og fortsætter med at udvikle sig i deres mors pose.

Hvordan forskere genopbyggede hjernen fra et langt uddødt dyr