Jeszcze przed przyjściem na świat mózg przechodzi surową selekcję pod względem jakości własnego genomu. Tak wynika z pracy Diane D. Shao i jej współpracowników, opublikowanej 28 października 2026 roku w czasopiśmie Nature. Przed urodzeniem wśród neuronów kory ludzkiego mózgu znacznie częściej spotyka się komórki z dużymi rearanżacjami genomu niż po przyjściu dziecka na świat. Autorzy przypuszczają, że w okresie okołoporodowym takie komórki są w większości eliminowane. Być może proces ten działa jako swoista kontrola jakości genetycznej rozwijającego się mózgu.
Aby dostrzec ten obraz, badacze zsekwencjonowali genomy 2 357 pojedynczych komórek nerwowych z pośmiertnych próbek ludzkiego mózgu: od okresu prenatalnego po dorosłość. Materiał prenatalny pochodził od płodów w wieku 14–25 tygodni. Praca z pojedynczymi komórkami pozwala dostrzec cechy każdego neuronu. Gdy natomiast analizuje się tkankę jako całość, różnice między poszczególnymi komórkami rozmywają się w uśrednionym obrazie.
W próbkach kory prenatalnej szerokie rearanżacje kopii, czyli odcinki DNA utracone lub zduplikowane jednocześnie w kilku chromosomach, znaleziono średnio u 25,9 % neuronów. To mniej więcej co czwarta komórka. W poszczególnych próbkach odsetek sięgał 46 %. Po urodzeniu obraz się zmienia: metaanaliza dwóch metod sekwencjonowania wykazała spadek około 4,5 razy. Proste podzielenie średnich wartości (25,9 przez 6,2 % średnio po urodzeniu) daje około 4,2, dlatego liczba 4,5 odnosi się właśnie do połączonej statystyki obu podejść.
Za terminem „warianty liczby kopii” stoi prosta idea. Odcinek DNA w komórce okazuje się zbędny lub zaginiony. W zależności od miejsca może obejmować dziesiątki genów, dlatego ważny jest zarówno rozmiar zmiany, jak i to, które instrukcje zostały przez nią naruszone. Takie warianty wiąże się z ryzykiem autyzmu, schizofrenii, padaczki i zaburzeń intelektualnych.
Szczególną uwagę autorów przyciągnęły geny odpowiadające za tworzenie synaps, czyli kontaktów, przez które neurony przekazują sobie sygnały. U neuronów z szerokimi rearanżacjami aktywność tych genów jest zmieniona i współgra to z ich selektywną eliminacją. Nasuwa się logiczne pytanie: jak skutecznie takie komórki potrafią wbudowywać się w rozwijające się sieci? Odpowiedź będzie wymagać eksperymentów funkcjonalnych, których w pracy na razie nie ma.
Zwykle dojrzewanie mózgu opisuje się jako wzrost: więcej połączeń, bardziej złożone przetwarzanie sygnałów, nowe zdolności. Jednak część tego postępu może opierać się na procesie odwrotnym, na zmniejszaniu odsetka komórek z wyraźnymi zaburzeniami genetycznymi. Złożoność przyszłych sieci być może buduje się także na selektywnej utracie.
Sama idea obumierania części neuronów nie jest nowa. Szacuje się, że w korze człowieka w trakcie rozwoju obumiera od 20 do 50 % neuronów, a szczyt przypada mniej więcej na czas porodu. Nowość pracy polega na tym, że wiąże ten szczyt ze stanem genetycznym komórek. Autorzy zauważają także powolny, lecz postępujący spadek odsetka komórek z rearanżacjami przez całe życie, aż do wieku dorosłego.
Słowo „selekcja” opisuje tu przypuszczalny proces, a dokładny mechanizm dopiero trzeba ustalić. Naukowcy porównywali próbki z różnych grup wiekowych i nie obserwowali losów tych samych komórek w żywym mózgu. Dlatego wniosek o preferencyjnej eliminacji aberracyjnych neuronów opiera się na różnicach między grupami wiekowymi, a kolejność zdarzeń pozostaje kwestią otwartą.
Dwa niezależne podejścia do sekwencjonowania pojedynczych komórek dały zgodne wyniki. Jedno z nich objęło 1 526 neuronów od 16 osób, a drugie, głębsze, sprawdziło 831 neuronów od 12 osób. Ważne jest rozróżnienie liczby komórek i liczby osób-dawców, a odsetki należy odnosić właśnie do zbadanych próbek. Przeliczenie na liczby bezwzględne, na przykład na „miliardy odrzuconych neuronów”, wymaga dodatkowych danych i obliczeń, których w pracy nie ma.
Dla medycyny wartość pracy polega przede wszystkim na zrozumieniu, jak rozwijający się mózg radzi sobie z uszkodzeniami genetycznymi. Badacze sprawdzają już, czy ta eliminacja różni się u dzieci z autyzmem i innymi zaburzeniami rozwoju oraz czy ten sam mechanizm uczestniczy w obumieraniu neuronów w chorobie Alzheimera. Na razie to kierunki badań, a nie wnioski. Praktyczna korzyść będzie zależeć od tego, czy uda się zrozumieć mechanizmy selekcji i ich związek z konkretnymi stanami.
Wynik pracy zmienia zwyczajowe pytanie. Rozwój mózgu obejmuje nie tylko narodziny komórek, lecz także decyzję o tym, które z nich zostaną. Do pytania „ile neuronów powstało?” dochodzi inne: „które z nich przeżywają i jak uczą się pracować razem?”
