มนุษย์นีแอนเดอร์ทัล เป็นสายพันธุ์ (สปีชีส์) หนึ่งของมนุษย์ ซึ่งสูญพันธุ์ไปเมื่อราว 40,000 ปีที่ผ่านมา คำถามสำคัญอย่างหนึ่งสำหรับนักวิชาการก็คือ อะไรคือสาเหตุสำคัญที่ทำให้นีแอนเดอร์ทัลสูญพันธุ์ แล้วทำให้มนุษย์สายพันธุ์โฮโมเซเปียน หรือมนุษย์ในยุคปัจจุบัน กลายเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ครอบครองโลกนี้เพียงลำพังในที่สุด
ใช่หรือไม่ว่า ความแตกต่างทางพันธุกรรมที่ส่งผลต่อพัฒนาการของสมองเป็นสาเหตุสำคัญของการสูญพันธุ์ดังกล่าวนี้
เพื่อค้นหาคำตอบดังกล่าว ทีมนักวิจัยในโครงการสเต็มเซลล์ ของมหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก (ยูซีเอสดี) นำโดย อลิสซอน มูทรี ผู้อำนวยการโครงการ ดำเนินการทดลองเพาะเลี้ยง “สมอง” ของมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล ในห้องปฏิบัติการทดลองขึ้นมา โดยตั้งสมมุติฐานว่าเป็นไปได้ที่ความแตกต่างในเชิงพันธุกรรม ระหว่างสมองของมนุษย์นีแอนเดอร์ทัลกับมนุษย์ปัจจุบันคือปัจจัยที่ทำให้ฝ่ายหนึ่งสูญพันธุ์ อีกฝ่ายหนึ่งประสบความสำเร็จ เนื่องจากมนุษย์ประสบความก้าวหน้าในทางเทคโนโลยีได้มากกว่า เพราะระบบประสาทของมนุษย์มีศักยภาพสูงกว่าของมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล
กระบวนการทดลอง เริ่มต้นด้วยการนำแผนที่พันธุกรรมนีแอนเดอร์ทัลและมนุษย์ยุคใหม่ ซึ่งมีทีมวิจัยก่อนหน้านี้จำแนกเอาไว้ มาเปรียบเทียบหาความแตกต่าง ซึ่งพบว่ามียีนหรือตัวกำหนดพันธุกรรมราว 200 ยีนที่แสดงความต่างอย่างมีนัยสำคัญ แต่ทีมวิจัยเลือกยีนเพียงยีนเดียวมาใช้ในการวิจัยครั้งนี้คือ ยีนที่กำหนดการพัฒนาระบบประสาทซึ่งเรียกว่า “โนวา1” (NOVA1)
“โนวา1” เป็นยีนที่ทำหน้าที่เร็วเป็นพิเศษในช่วงของการพัฒนาระบบประสาท และถูกระบุว่ามีส่วนเกี่ยวข้องกับสภาวะทางประสาท อาทิ ออทิสม์ และจิตเภท เมื่อเปรียบเทียบยีนตัวนี้ของมนุษย์ 2 สายพันธุ์ มูทรีพบว่ามีส่วนคล้ายคลึงกันมาก ยกเว้นเบสแพร์ (คู่ของดีเอ็นเอ) เดียวเท่านั้นที่แตกต่างกัน
ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์สามารถเพาะเลี้ยงอวัยวะต่างๆ ในห้องทดลองได้แล้ว ซึ่งเรียกกันว่า อวัยวะเพาะเลี้ยง หรือออร์แกนอยด์ ซึ่งรวมทั้งการเพาะเลี้ยงสมองขนาดเล็กขึ้นมา เพื่อเพาะเลี้ยงสมองมนุษย์สายพันธุ์ที่สูญพันธุ์ไปหลายหมื่นปีแล้วขึ้นมาอีกครั้ง ทีมวิจัยใช้วิธีการตัดแต่งยีนที่เรียกว่าเทคนิคคริสเปอร์ (CRISPR) เพื่อเปลี่ยนสเต็มเซลล์ของมนุษย์ปัจจุบันให้กลายเป็นสเต็มเซลล์ของมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล ที่สามารถพัฒนาเป็นอวัยวะใดๆ ของนีแอนเดอร์ทัลก็ได้
จากนั้นใช้กรรมวิธีในห้องปฏิบัติการบังคับสเต็มเซลล์ที่ผ่านการตัดแต่งพันธุกรรมดังกล่าวให้เติบโตเป็น สมองออร์แกนอยด์ ซึ่งกินเวลาระหว่าง 6-8 เดือน
ผลลัพธ์ที่ได้คือ สมองนีแอนเดอร์ทัลขนาดราว 0.5 เซนติเมตร ซึ่งไม่สามารถโตไปกว่านี้ได้เพราะไม่มีหลอดเลือดหล่อเลี้ยง โดยเซลล์จำนวน 400,000 เซลล์ต่อสมองหนึ่งก้อนนี้ถูกเพาะเลี้ยงด้วยการดูดซึมอาหารเท่านั้น
เมื่อเปรียบเทียบออร์แกนอยด์ที่เป็นสมองมนุษย์ กับสมองนีแอนเดอร์ทัลแล้วพบความแตกต่างได้อย่างชัดเจน คือของมนุษย์จะมีลักษณะกลม แต่ของนีแอนเดอร์ทัลกลับมีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ ตะปุ่มตะป่ำ คล้ายๆ เม็ดข้าวโพดคั่ว สาเหตุเป็นเพราะเซลล์บางส่วนเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิดเร็วมากกว่าในช่วงของการพัฒนา ส่งผลให้เกิดลักษณะตะปุ่มตะป่ำดังกล่าว นอกจากนั้นยังมี ไซแน็ป หรือจุดรวมเชื่อมต่อประสาทมากเท่ากับของมนุษย์ ทำให้โครงข่ายประสาท แตกต่างไปจากของมนุษย์ด้วย
ลักษณะดังกล่าวของสมองนีแอนเดอร์ทัลขนาดจิ๋วที่เพาะเลี้ยงขึ้น ดูแล้วคล้ายคลึงกับลักษณะของสมองจิ๋วของมนุษย์ที่เพาะเลี้ยงจากเซลล์ของผู้ที่มีอาการออทิสม์
แต่มูทรีย้ำว่าความคล้ายกันดังกล่าวยังไม่สามารถตีความได้ว่าหมายความว่าอย่างไร ในขั้นตอนนี้
งานวิจัยนี้ถูกวิพากษ์จาก สแวนเต พาโบ ผู้อำนวยการสถาบันมัคซ์ พลังค์ สาขามานุษยวิทยาวิวัฒนาการ ในเมืองไลป์ซิก ประเทศเยอรมนี ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัย ใน 2 ประการด้วยกัน แรกสุดคือออร์แกนอยด์ ยังไม่สามารถบอกได้ว่าสมองที่เจริญเติบโตเต็มที่ทำงานได้อย่างไร นอกจากนั้นกระบวนการสร้างออร์แกนอยด์บางครั้งยังก่อให้เกิดการกลายพันธุ์แบบไม่ตั้งใจได้ด้วย
แต่พาโบเองยอมรับว่า ถ้าหากมีการควบคุมที่ดี ก็อาจทำให้ข้อเคลือบแคลงดังกล่าวหมดไปได้ และยังคาดหวังว่าจะสามารถเปรียบเทียบเซลล์สมองนีแอนเดอร์ทัลกับชิมแปนซี และมนุษย์ได้อีกด้วย
ในขณะที่ทีมวิจัยของมูทรียังไม่หยุดแค่นั้น แต่เตรียมเพิ่มขนาดของสมองนีแอนเดอร์ทัลเพาะเลี้ยง ด้วยโครงข่ายเส้นเลือดที่พิมพ์จากเครื่องพิมพ์ชีวะ 3 มิติในอนาคต
จากนั้นวางแผนพัฒนาวิธีการ เพื่อให้สามารถนำสมองดังกล่าวไปเชื่อมต่อกับหุ่นยนต์ เพื่อทดสอบกระบวนการเรียนรู้ของนีแอนเดอร์ทัลต่อไปอีกด้วย
