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众所周知,人脑和体重的比远远超过了大部分动物,人的智力远远超过了其他物种,是因为人有更大的大脑和更大的大脑皮质。
人脑在进化过程中,特别是新皮质的扩张与人的认识能力(推理和语言等)密切相关。 arhgap11b基因是人类特有的基因,该基因促使大脑形成越来越多的干细胞,这是形成更大脑的前提条件。
新皮质是大脑皮质中进化最年轻的部分,人类新皮质比与人类亲缘关系最近的黑猩猩大3倍,在进化过程中,人类大脑新皮质的皱纹数量增加以适应头骨的有限空间。 科学家面临的一个重要问题是人类的新皮质怎么这么大了。
最近,最新一期的science期刊来自德国地图所wieland huttner团队“Human-specificarhgap 11 Bincreasessizeandfoldingofprimateneocortexinthefetalme
该研究将人特异性基因arhgap11b转移到猴子身上,发现这些猴子的大脑体积显着增大,新皮质面积和神经元数也显着增加,人特异性基因arhgap11b在人脑进化中发挥重要意义,人在其他灵
人类特异性基因的兴起
arhgap11b出生于大约500万年前。 尼安德特人,丹尼索瓦人,还有现在的人类都有这个基因。 这个基因产生时,人类的祖先除了黑猩猩的祖先以外,随着尼安德特人和丹尼索瓦人的灭绝,现在只有人类有这个基因。
年,该研究小组发现,由于arhgap11b的c-to-g单核苷酸变异,arhgap11b的mrna失去55个核苷酸,发生移位编码变异,生成了具有重要功能的47个氨基酸序列。
也就是说,本来常见的单核突变发生在arhgap11b基因的特定部位,人类形成更大更复杂的大脑,最终引起了人类的特异性,影响了人类的进化方向。
这个基因在猴子中的作用
迄今为止,人特异性基因arhgap11b是否会在非人灵长类中引起新皮质的增大还不清楚。
为了研究这个,wieland huttner团队与日本中央实验动物研究所的erika sasaki和庆应大学的hideyuki okano合作,是日本非人类灵长类转基因技术的先驱。
wieland huttner团队和日本合作者制作了转基因猴子。 这些猴子在发育的大脑新皮质中表达了人特异性基因arhgap11b。
研究小组在日本采集了第101天的猴子胚胎的大脑(出生前50天),带回德国进行了详细的分解。
分解结果表明,表达人特异性基因arhgap11b的猴子大脑确实变大,皮质板也变厚,大脑皮质皱纹也变多,上层神经元数量也大幅增加,是增加到灵长类进化的神经元类型。
这些研究结果表明,arhgap11b基因引起灵长类新皮质的扩张。
道德考虑因素
领导这项研究的wieland huttner教授说,研究小组预计这种身体特有的基因的表达会影响绒猴大脑皮层的发育,但考虑到这种基因对绒猴出生后大脑功能无法预见的潜在影响,这项研究
研究人员认为,这些结果表明,人类特有的arhgap11b基因很可能在人类进化过程中导致大脑新皮质的扩张,从而导致人类大脑的迅速进化。 wieland huttner团队的一系列研究越来越接近人类进化的真相。
论文链接:
science.science mag/content/early// 06/17/science.abb 2401.full
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