'Big Brain' gen gefunden in den Menschen, nicht Schimpansen
Ein einzelnes Gen kann den Weg für den Aufstieg der menschlichen Intelligenz durch drastisch die Zahl der Gehirnzellen fanden in einer Zentrale Hirnregion gepflastert haben.
Dieses Gen scheint einzigartig menschlich zu sein: man findet ihn in modernen Mensch, Neandertaler und ein weiterer Zweig der ausgestorbener genannt Denisova-Mensch, aber nicht bei den Schimpansen.
Dadurch, dass die Hirnregion namens der Großhirnrinde, die viele mehr Neuronen enthält, kann die winzige Ausschnitt der DNA die Grundlage für das menschliche Gehirn massive Expansion gelegt.
"Es ist so cool, dass man winzige gen allein ausreichen kann, um den Phänotyp der Stammzellen, die am meisten auf den Ausbau des Neocortex beigetragen, beeinflussen", sagte Studienautor Blei Marta Florio, Doktorand in der molekularen und zellulären Biologie und Genetik an der Max-Planck Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden, Deutschland. Still, es ist wahrscheinlich, dass dieses Gen ist nur eine der vielen genetischen Veränderungen, die menschliche Wahrnehmung zu etwas Besonderem machen, sagte Florio. [Die 10 wichtigsten Dinge, die Menschen zu etwas Besonderem machen]
Eine wachsende Gehirn
Die Entwicklung vom primitiven Affen auf den Menschen mit komplexen Sprache und Kultur hat Millionen von Jahren übernommen. Einige 3,8 Millionen vor, hatte Australopithecus Afarensis, die Arten, die beispielsweise im Zusammenhang mit der legendären frühen menschlichen Vorfahren Fossil Lucy, ein Gehirn, das weniger als 30 Kubikzoll (500 Kubikzentimeter) in Volumen oder etwa ein Drittel der Größe des modernen menschlichen Gehirns war. Von etwa 1,8 Millionen Jahren war Homo Erectus mit einem Gehirn ausgestattet, die etwa doppelt so groß wie die der Australopithecuswar. H. Erectus zeigte auch Beweise Werkzeug und Feuer und komplexer gesellschaftlicher Gruppen.
Nach anatomisch modernen Menschen, und ihre verlorenen Verwandten dem Neandertaler und dem Denisova-Menschen, am Tatort eintraf, hatte das Gehirn zu rund 85 Kubikzoll (1,4 Liter) im Volumen erweitert. Die meisten dieses Wachstums ereignete sich in einer Hirnregion namens den Neocortex.
"Der Neocortex ist so interessant, denn das ist der Sitz der kognitiven Fähigkeiten, die in gewisser Weise uns menschlich machen – wie Sprache und logisches Denken," Florio erzählte Leben Wissenschaft.
Der Neocortex ist so groß, denn es ist vollgepackt mit Neuronen oder Gehirnzellen. Aber welche genetischen Veränderungen in dieser Explosion von Neuronen eingeläutet?
Einzelnes Gen
Um diese Frage zu verstehen, studierten eine Art von neuronalen Vorläuferzellen Zelle, einer Stammzelle, die teilt und dann Formen Gehirnzellen während der Embryonalentwicklung Florio, zusammen mit ihrem Doktorvater, Dr. Wieland Huttner, Neurobiologe auch am Max Planck Institut. Bei Mäusen diese Zellen teilen einmal, und dann machen Sie Neuronen. Aber beim Menschen, verteilen Sie diese gleiche Arten von Zellen oft über vor der Gründung einer großen Anzahl von Neuronen.
Florio diesen Pool von Zellen isoliert und anschließend analysiert die Gene, die bei Mäusen und Menschen in einem Stadium der Gehirnentwicklung Peak eingeschaltet wurden. (Die Forscher untersuchten dabei in beide 13 Wochen Schwangerschaft menschlichen Föten, deren Gewebe von Frauen nach Abtreibungen gestiftet hatte, und bei Mäusen bei 14 Tagen Tragzeit.)
Die Forscher fanden heraus, dass ein bestimmtes Gen, genannt ARHGAP11B, wurde auf und hoch in die menschliche neurale Vorläuferzellen aktiviert, aber war nicht anwesend in Mauszellen überhaupt. Dieser kleine Ausschnitt aus DNA, nur 804 Buchstaben oder Basen, lang, war einst Teil eines viel längeren Gens, aber irgendwie dieses Fragment wurde zweigleisig ausgebaut und das duplizierte Fragment wurde in das menschliche Genom eingefügt.
Dann das Team eingefügt und zum Ausdruck gebracht (eingeschaltet) dieses DNA-Schnipsel in den Gehirnen der Mäuse. Obwohl Mäuse normalerweise eine kleine, glatte Neokortex haben, wuchs die Mäuse mit dem Gen einsetzen, was aussah wie größere Neocortices; Diese Amping bis Gehirnregionen enthaltenen Belastungen von Neuronen und einige sogar begann bilden die charakteristischen Falten oder Wellen in das menschliche Gehirn, eine Geometrie, die eine Menge von dichten Hirngewebe in eine kleine Menge an Speicherplatz packs gefunden. (Die Forscher nicht überprüfen Sie, ob die Mäuse tatsächlich klüger, bekam, aber das ist eine mögliche Allee der Zukunftsforschung, sagte Florio). [Die 10 größten Geheimnisse des Geistes]
Einzigartige gen
Aufbauend auf der bisherigen Arbeit von Evan Eichler und Kollegen an der University of Washington, das Team auch die Genome von mehreren anderen Arten betrachtete, und bestätigt, dass Neandertaler und Denisova-Menschen dieses Gens hatten, aber Schimpansen und Mäuse nicht.
Das legt nahe, dass das Gen entstanden kurz nach Menschen abgespalten von Schimpansen, die es ebnete den Weg für die schnelle Expansion des menschlichen Gehirns.
Doch sagte diese genetische Veränderung nicht auf menschliche Smarts vollständig zu erklären ist, Huttner. Sowohl Mensch und Neandertaler hatten große Gehirne, aber einzigartige Intelligenz des Menschen haben mehr zu tun, wie Form und Pflaume neuronale Netze im Laufe der Zeit Gehirnzellen, sagte er.
Obwohl das Gen viele mehr Neuronen schafft, mit zu arbeiten, erzählte "wie diese Neuronen bis zum Draht ermöglichen es uns, fliegen zum Mond, aber nicht die Neandertaler, das ist eher eine Funktion der Gene in den Neuronen," im Gegensatz zu Gene in Vorläuferzellen, Huttner Leben Wissenschaft.
Das Gen wurde beschrieben (26. Februar) heute in der Fachzeitschrift Science.
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