'Big Brain' Gen Fundet I Mennesker, Ikke Chimpanser

{h1}

Et enkelt gen, som producerer mange neuroner, kan forklare, hvorfor den menneskelige neocortex, sæd for højere kognition, er større end for andre primater.

Et enkelt gen kan have banet vejen for stigningen af ​​menneskelig intelligens ved dramatisk at øge antallet af hjerneceller, der findes i en nøglehjerneregion.

Dette gen synes at være unikt menneske: Det findes i nutidens mennesker, Neanderthals og en anden gren af ​​uddøde mennesker kaldet Denisovans, men ikke i chimpanser.

Ved at lade hjerneområdet kalde neocortex til at indeholde mange flere neuroner, kan DNA'ens lille fragment have lagt grundlaget for den menneskelige hjernes massive ekspansion.

"Det er så sejt, at et lille gen alene kan være tilstrækkeligt til at påvirke fænotypen af ​​stamcellerne, hvilket har bidraget mest til udvidelsen af ​​neocortex," siger studieleder forfatter Marta Florio, en ph.d.-kandidat inden for molekylær og cellulær biologi og genetik på Max Planck Institut for Molecular Cell Biology and Genetics i Dresden, Tyskland. Alligevel er det sandsynligt, at dette gen kun er en af ​​mange genetiske forandringer, der gør menneskers erkendelse særligt, sagde Florio. [Top 10 ting der gør mennesker specielle]

En ekspanderende hjerne

Udviklingen fra primitive aber til mennesker med komplekst sprog og kultur har taget millioner af år. Ca. 3,8 millioner siden, Australopithecus afarensis, de arter, der er typificeret af den ikoniske tidlige menneskelige forfader fossil Lucy, havde en hjerne, der var mindre end 30 kubik inches (500 kubikcentimeter) i volumen eller omkring en tredjedel af den moderne menneskers hjerne størrelse. For omkring 1,8 millioner år siden, Homo erectus var udstyret med en hjerne, der var omtrent dobbelt så stor som den af Australopithecus. H. erectus viste også tegn på værktøj og brand brug og mere komplekse sociale grupper.

Når anatomisk moderne mennesker, og deres mistede fætre Neanderthals og Denisovans, ankom på scenen, havde hjernen udvidet til ca. 85 kubikmeter (1,4 liter) i volumen. Størstedelen af ​​denne vækst opstod i en hjerneområde kaldet neocortex.

"Neocortex er så interessant, fordi det er kognitive evner, som på en måde gør os menneskelige sprog og logisk tænkning," fortalte Florio WordsSideKick.com.

Neocortex er så stor, fordi den er jam-pakket med neuroner eller hjerneceller. Men hvilke genetiske ændringer indvarslede denne eksplosion af neuroner?

Enkeltgen

For at forstå dette spørgsmål studerede Florio sammen med sin speciale rådgiver, Dr. Wieland Huttner, en neurobiolog ved Max Planck Instituttet, en type neurale stamceller, en stamcelle, der deler og danner hjerneceller under embryonisk udvikling. I mus deler disse celler en gang og fremstiller derefter neuroner. Men hos mennesker deler disse samme typer celler sig mange gange, før de danner et stort antal neuroner.

Florio isolerede denne pulje af celler og analyserede derefter de gener, der blev tændt i både mus og mennesker på et stadium af tophjerneudvikling. (Forskerne kiggede på denne proces i begge 13 ugers svangerskabsfoster, hvis væv blev doneret af kvinder efter abort og hos mus ved 14 dages svangerskab).

Forskerne fandt ud af, at et bestemt gen, kaldet ARHGAP11B, blev tændt og højt aktiveret i de humane neurale stamceller, men var slet ikke til stede i museceller. Dette lille stykke DNA, kun 804 bogstaver eller baser, var lang tid en del af et langt længere gen, men på en eller anden måde blev dette fragment dupliceret, og det duplikerede fragment blev indsat i det menneskelige genom.

Derefter indsatte teamet og udtrykte (tændt) dette DNA-fragment i hjernen hos mus. Selvom mus normalt har en lille, glat neocortex, voksede musene med genindsatsen hvad der lignede større neocortices; disse forstærkede hjerneområder indeholdt masser af neuroner, og nogle begyndte endog at danne de karakteristiske folder eller konvolutioner, der findes i den menneskelige hjerne, en geometri, der pakker meget tæt hjernevæv i en lille smule plads. (Forskerne undersøgte ikke for at se, om musene faktisk blev klogere, selvom det er en potentiel lane for fremtidig forskning, sagde Florio). [De 10 største mindsterier]

Unikt gen

På baggrund af tidligere arbejde af Evan Eichler og kollegaer ved University of Washington kiggede teamet også på genomerne af flere andre arter og bekræftede, at Neanderthals og Denisovans havde dette gen, men sjimpanser og mus gør det ikke.

Det tyder på, at genet opstod hurtigt efter at mennesker splittede sig fra chimpanser, og at det banede vejen for den hurtige udvidelse af den menneskelige hjerne.

Alligevel er denne genetiske forandring usandsynlig for fuldt ud at forklare menneskets smarts, sagde Huttner. Både mennesker og neanderthaler havde store hjerner, men menneskets unikke intelligens kan have mere at gøre med, hvordan hjerneceller danner og beskær neurale netværk over tid, sagde han.

Selvom genet skaber mange flere neuroner at arbejde med, "hvordan neuronerne virker op for at give os mulighed for at flyve til månen, men ikke neanderthalen, der er mere tilbøjelige til at være en funktion af gener udtrykt i neuroner", i modsætning til gener udtrykt i stamceller, fortæller Huttner til WordsSideKick.com.

Genet blev beskrevet i dag (26. februar) i tidsskriftet Science.

Følg Tia Ghose på Twitter og Google+. Følg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook og Google+. Oprindeligt udgivet på WordsSideKick.com.


Video Supplement: String Theory Explained – What is The True Nature of Reality?.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com