Có bộ não lớn là một trong những thuộc tính xác định của con người khi so sánh với động vật họ linh trưởng gần nhất. Hiện các nhà khoa học đã làm sáng tỏ lý do của sự khác biệt này thông qua thu thập các tế bào từ người, tinh tinh và khỉ đột và tái tạo thành các phần não bộ nhỏ trong phòng thí nghiệm.

Các thử nghiệm trên “các organoid não” nhỏ cho thấy một chuyển mạch phân tử chưa được biết đến điều khiển sự phát triển của não và làm cho não ở người lớn hơn gấp ba lần so với não của các động vật trong họ vượn lớn. Organoid là các mô 3D cực nhỏ được nuôi cấy từ tế bào gốc.

Việc sửa chữa chuyển mạch phân tử khiến não người làm mất đi lợi thế phát triển. Khi gắn chuyển mạch này vào organoid não của động vật loài vượn lớn thì chúng thể phát triển giống con người hơn.

“Những gì chúng tôi thấy là sự khác biệt rất rất nguyên sơ trong hành vi tế bào cho phép não người phát triển lớn hơn. Chúng ta có thể giải thích gần như tất cả sự khác biệt về kích thước" - The Guardian dẫn lời Tiến sĩ Madeleine Lancaster, nhà sinh học phát triển tại Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử của Hội đồng Nghiên cứu Y tế ở Cambridge, Anh.

Bộ não người khỏe mạnh thường đạt kích thước khoảng 1.500cm3 ở tuổi trưởng thành, gần gấp ba lần kích thước của não khỉ đột vốn là 500cm3 hoặc não tinh tinh vốn là 400cm3. Tuy nhiên, từ trước tới nay, việc tìm hiểu lý do của sự khác biệt trong kích thước não bộ của người và loài vượn lớn không hề dễ dàng.

Trong nỗ lực tìm hiểu quy trình, Tiến sĩ Lancaster và các đồng nghiệp của bà đã thu thập các tế bào sót lại sau các cuộc xét nghiệm hoặc phẫu thuật y tế ở người, khỉ đột và tinh tinh và tái lập não từ tế bào gốc. Sau đó, các nhà nghiên cứu phát triển các tế bào này thành các organoid não.

Cho đến nay, kết quả cho thấy, sau vài tuần, các organoid trong não người là lớn nhất và việc xét nghiệm kỹ càng chỉ rõ nguyên nhân của điều này. Trong mô não người, cái gọi là tế bào thần kinh gốc (neural progenitor cells) cấu tạo nên tất cả các tế bào trong não, được phân chia nhiều hơn so với các tế bào thần kinh gốc trong mô não của các động vật thuộc họ Người.

Mô hình toán học của quá trình chỉ ra sự khác biệt trong quá trình tăng sinh tế bào xảy ra quá sớm trong quá trình phát triển não bộ, dẫn đến số lượng tế bào thần kinh trong vỏ não người trưởng thành tăng gần gấp đôi so với ở loài vượn lớn.

Các nhà nghiên cứu cũng tiếp tục xác định một gene quan trọng trong quá trình này. Được đặt tên là Zeb2, gene này hoạt động sau đó ở trong mô não người, cho phép các tế bào phân chia nhiều hơn trước khi trưởng thành. Các thử nghiệm cho thấy việc trì hoãn tác động của Zeb2 khiến mô não của khỉ đột phát triển to hơn, trong khi việc kích hoạt nó sớm hơn ở các organoid não người khiến organoid phát triển giống như loài vượn.