科学家发现了决定大脑大小的基因

研究人员发现了一种决定大脑大小的基因

这张照片显示的是一只胚胎小鼠的大脑皮层。蓝色是细胞核,红色是深层神经元。人类特异性基因ARHGAP11B在右脑选择性表达,可以通过新皮层表面的折叠看到。

一组研究人员首次发现了一种只存在于人类中的基因(ARHGAP11B),它有助于基底脑干细胞的繁殖,从而触发新皮质的折叠。

大约99%的人类基因与黑猩猩分享。只有小余数让我们分开。然而,我们有一个重要的区别:人类的大脑是黑猩猩大脑的三倍。在进化期间,我们的基因组必须发生变化,以触发这种脑增长。Wieland Huttner,董事和研究组领导者是MAX Planck分子细胞生物学和遗传学研究所(MPI-CBG),以及他的团队首次鉴定在人类中的一个基因并有助于基础脑干的繁殖yabo124细胞,触发Neocortex的折叠。研究人员分离了人脑干细胞的不同亚群,并精确鉴定,基因是一种细胞类型的基因。在这样做时,他们注意到了基因arhgap11b:它只是在人类和我们最亲近的亲属,尼安德特人和Denisova - 人类中发现,但不是在黑猩猩中。该基因设法触发脑干细胞以形成更大的干细胞库。以这种方式,在脑发展期间,可能会出现更多神经元,大脑可以扩张。 The cerebrum is responsible for cognitive functions like speaking and thinking.

Wieland Huttner的研究人员开发了一种分离和鉴定来自发展的人类大脑的脑干细胞的特殊群的方法。到目前为止,没有人设法这样做。科学家首先从胎儿小鼠和人大脑组织中分离出不同的茎和祖细胞类型。与大而折叠的人类脑形成鲜明对比,小鼠的大脑小而光滑。在隔离后,研究人员比较了各种细胞类型中活性的基因,并且能够鉴定仅存在于人类中的56个基因并在脑发育中发挥作用。“我们注意到基因arhgap11b在基底脑干细胞中特别活跃。这些细胞对于在演变期间扩展Neocortex的扩展非常重要,“Wieland Huttner的实验室的博士学生Marta Florio说,他们进行了研究的主要部分。

这种人类特有的基因也在老鼠身上起作用

在进一步的研究过程中,研究人员专注于该特殊基因的功能。研究人员怀疑,如果它负责人类中的更大碱性脑干细胞,从而用于扩张的脑,那么这种人体特异性基因应引发鼠标较小的脑中的类似发育。它们将基因介绍成小鼠胚胎,实际上:在人体特异性基因的影响下,小鼠在所有情况下产生了更高的脑干细胞,甚至均为人类脑的折叠。所有这些结果表明,基因arhgap11b在人类新科的进化膨胀中起着关键作用。

来自莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所(Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)与Svante合作的研究人员Pääbo提供的数据证实,ARHGAP11B不仅存在于人类基因组中,也存在于尼安德特人和丹尼索瓦人(denisova)身上。尼安德特人的大脑与人类相似。“ARHGAP11B是第一个人类特有的基因,我们可以证明它有助于基底脑干细胞池,并可以触发新皮质的折叠。通过这种方式,我们成功地迈出了追踪进化的下一步。”Wieland Huttner总结道。

他的研究小组长期以来一直对人类大脑进化的秘密感兴趣。在过去的几年里,他的研究人员做出了一些发现,这些发现有助于理解大脑在进化过程中是如何发展的。例如,在2010年,研究人员在大脑的外部生长区域发现了一种新型的干细胞。Wieland Huttner和他的团队目前的项目是与德累斯顿再生疗法DFG研究中心的Andreas Dahl和德累斯顿科技大学卡尔古斯塔夫Carus大学医院的Robert Lachmann一起进行的。

出版: Marta Florio等,“人类特异性基因ARHGAP11B促进基底祖细胞扩增和新皮层扩张,”科学,2015;DOI: 10.1126 / science.aaa1975

图片:MPI F。分子细胞生物学和遗传学yabo124

1评论“科学家发现脑大小的基因”

  1. 吉米·史蒂文森|2015年3月4日11:45 AM|回复

    “大约99%的人类基因与黑猩猩共享”

    呃……没有那么多。另外,你们把这和进化联系在一起,这是一个很大的飞跃……绝对没有任何东西能支持这样的说法。

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