Dia mengisolasi DNA dari mumi Mesir. Dia menemukan Denisovan, spesies manusia purba yang punah, dengan mengurutkan DNA dari sepotong kecil tulang. Dia memimpin penelitian besar-besaran untuk merekonstruksi genom Neanderthal - dan menemukan jejak gen mereka yang masih mengintai di sebagian dari kita saat ini. Sekarang ahli genetika Swedia Dr. Svante Paabo ingin mengubah paleontologi menjadi terbalik lagi - kali ini dia berencana untuk menumbuhkan sel induk Neanderthal di organoid otak kecil dalam tabung reaksi.
Dia tidak berencana untuk sepenuhnya memulihkan otak Neanderthal di dalam tong - sebaliknya, dia ingin menggunakan pengeditan gen untuk memberi sel induk manusia beberapa varian gen yang ditemukan di Neanderthal. Sel punca yang telah diedit ini kemudian ditempatkan ke dalam sel otak kecil yang meniru perkembangan otak janin, lengkap dengan pembuluh darah, jaringan saraf, dan sinapsis yang berfungsi.
Dengan membandingkan pertumbuhan otak mini nonandertalized dengan manusia, Paabo berharap dapat menyoroti faktor genetik yang membuat kita begitu istimewa.
“Neanderthal cerdas seperti mamalia lainnya. Mereka tidak pergi ke laut kecuali mereka melihat pantai seberang,”kata Paabo. “Tapi bagi saya pertanyaan terbesar dalam sejarah umat manusia adalah: mengapa kita menjadi begitu putus asa?”
Revolusi DNA
Ahli paleontologi telah lama bertanya-tanya bagaimana evolusi telah membutakan otak kita yang menakjubkan. Dengan membandingkan genetika kita dengan gen kera terdekat kita, ahli genetika telah dengan susah payah mengisolasi beberapa gen yang sangat berbeda. Misalnya, mutasi kecil di FOXP2 tampaknya mendasari kemampuan kita untuk membentuk fonem dan kata yang rumit. Beberapa bahkan percaya bahwa FOXP2 adalah manfaat biologis utama yang diberikan oleh bahasa kita yang kaya dan kaya.
Sayangnya, membandingkan genom hanya dapat mengungkapkan gen yang berbeda antara manusia dan kera - tetapi bagaimana gen ini membentuk perkembangan otak kita masih belum terjawab.
Video promosi:
“Di masa lalu, kami hanya membatasi diri pada melihat sekuensing data dan membuat katalog perbedaan pada primata lain,” keluh ahli saraf Simon Fischer, yang menjalankan Institut Max Planck untuk Psikolinguistik di Nijmegen, Belanda. "Kami sedikit kecewa setelah bekerja dengan instrumen tradisional selama bertahun-tahun."
Sekarang, berkat teknologi DNA yang luar biasa, segalanya akan berubah.
Sekitar tiga puluh tahun yang lalu, Paabo mulai secara serius mempertimbangkan ide radikal: dapatkah DNA diekstraksi dari jaringan mati? Meskipun DNA relatif stabil dibandingkan dengan biomolekul lain seperti protein, DNA mulai membusuk dengan cepat setelah kematian. Heliks ganda yang terkenal, secara hati-hati digulung menjadi struktur kompak, pecah menjadi fragmen yang lebih pendek dan pendek seiring waktu. Menempatkan kembali pecahan-pecahan ini ke dalam struktur yang koheren terbukti sangat sulit, tetapi pada tahun 1985, dengan menggunakan sisa-sisa mumi berusia 2.400 tahun, Paabo secara meyakinkan menunjukkan bahwa hal ini dapat dilakukan.
Penemuan ini membuka pintu paleontologi. Ilmuwan tidak lagi terikat oleh DNA tradisional spesies hidup modern; mereka sekarang memiliki alat yang ampuh untuk kembali ke masa lalu dan menjelajahi DNA yang hilang dalam sejarah.
Dibutakan oleh kesuksesan awal ini, Paabo beralih ke Neanderthal, cabang manusia misterius yang punah lebih dari 30.000 tahun yang lalu. Pada 2016, ia menerbitkan genom Neanderthal lengkap pertama, mengejutkan para ilmuwan dan publik dengan hasil yang menarik: 1 hingga 6 persen gen Neanderthal hadir pada orang-orang dari Eropa, Timur Tengah, dan Timur Jauh. Dengan kata lain, di beberapa titik dalam sejarah kuno, nenek moyang kita menari tango horizontal dengan sepupu Neanderthal mereka, dan kita adalah warisan langsung dari tarian ini.
“Neanderthal telah meninggalkan jejak pada DNA orang yang hidup saat ini. Itu sangat keren. Neanderthal tidak sepenuhnya punah,”kata Paabo saat itu.
Penemuannya menimbulkan pertanyaan yang lebih luas: Sejauh mana hubungan Neanderthal dengan kita? Seperti manusia modern, hominid berahang lebar dengan tulang alis menonjol ini hidup di gua dan dilukis di dinding, membuat topi, dan menghiasi tubuh mereka dengan bunga jauh sebelum manusia modern menginjakkan kaki di Eropa. Namun, mereka punah, dan jumlah manusia mencapai satu miliar dan tersebar di seluruh dunia.
Dengan membandingkan genom kami, tim Paabo mengidentifikasi beberapa wilayah yang mengandung variasi DNA - perubahan yang dapat membantu manusia beradaptasi. Diantaranya adalah daerah genom yang berperan dalam perkembangan kognitif.
Sementara nasib kita yang sangat berbeda mungkin tidak sepenuhnya terkait dengan perbedaan kognisi, Paabo berpikir ini adalah tempat yang baik untuk memulai. Dan berkat organel otak, dia sekarang bisa menguji idenya.
Bola otak
Organoid otak disebut berbeda: bola serebral, otak mini, organel serebral. Pertama kali ditemukan pada tahun 2013, bola aneh atau tetes otak ini terlihat cukup menyeramkan. Tetapi karena pertumbuhannya mencerminkan perkembangan otak embrionik manusia, bola-bola ini dengan cepat menjadi mainan favorit para ahli saraf.
Ada banyak resep berbeda untuk membuat organel otak, tetapi biasanya dibuat dari sel induk manusia. Di bawah pengawasan ketat, sel perlahan-lahan berkembang menjadi potongan jaringan otak yang cacat menggunakan sup kimia. Mirip dengan otak manusia yang sebenarnya, kebanyakan tetesan mengandung struktur yang mirip dengan korteks serebral, lapisan luar otak yang keriput yang mengatur fungsi kognitif tingkat tinggi seperti perhatian, bahasa, dan pikiran.
Setelah waktu yang cukup, neuron di dalam bola otak terisi dengan aktivitas listrik dan terhubung ke jaringan saraf, dengan beberapa koneksi yang membentang ke seluruh organoid. Tetes otak ini bukanlah "otak mini" dalam artian mereka bisa berpikir atau merasakan, bukan. Tetapi analisis yang cermat terhadap komposisi seluler dan ekspresi gen mereka mengungkapkan satu set tipe neuronal fungsional, yang gabungan pekerjaannya menyerupai otak embrio trimester kedua.
Dengan kata lain, bola otak adalah kandidat ideal untuk mempelajari perkembangan otak. Sejak awal, mereka telah digunakan untuk meniru autisme, skizofrenia, dan mempelajari efek virus Zika pada otak janin.
Dan sekarang, berkat Paabo, mereka akan menemukan aplikasi dalam paleontologi.
Kebangkitan Neanderthal
Untuk memulihkan seluruh genom Neanderthal, para ilmuwan harus mengubah satu juta gen. Tujuan ambisius ini saat ini tidak mungkin dilakukan bahkan dengan alat pengeditan genom yang canggih seperti CRISPR.
Daripada mengedit secara kasar semua varian Neanderthal menjadi sel induk manusia, Paabo mengambil pendekatan yang lebih halus: dia hanya memperkenalkan tiga gen kunci yang berbeda antara manusia dan Neanderthal, lalu melacak efek gen tersebut pada perkembangan otak.
Ini adalah metode yang sudah terbukti.
Beberapa tahun yang lalu, bekerja dengan Wieland Hattner, seorang ahli saraf di Institut Max Planck untuk Biologi dan Genetika Sel Molekuler, tim menumbuhkan organel otak menggunakan leukosit dari manusia dan primata lainnya. Tetes otak telah berkembang selama beberapa minggu, memungkinkan para ilmuwan untuk membandingkan dan membedakan bagaimana pertumbuhan sel berbeda antar spesies. Dengan menggunakan mikroskop hidup, para ilmuwan telah menemukan bahwa sel manusia menjadi satu setengah kali lebih lama daripada monyet untuk menyelaraskan kromosom mereka sebelum membelah menjadi sel anak. Dan perpanjangan ini entah bagaimana membantu manusia menghasilkan lebih banyak sel punca saraf daripada kerabat primata terdekat kita.
Paabo berharap untuk menemukan lebih banyak perbedaan mencolok dalam otak mini Neanderthal, karena mereka mungkin menjelaskan mengapa manusia modern telah menaklukkan sebagai suatu spesies.
"Hasil terbaik adalah bahwa perubahan genetik menyebabkan pertumbuhan saraf yang lebih panjang atau lebih bercabang," katanya. "Bisa dibilang ini adalah dasar biologis mengapa otak kita berfungsi secara berbeda."
Bagaimanapun, ini hanyalah awal dari studi tentang keunikan manusia, yang baru menjadi mungkin sekarang.
Ilya Khel
