"Kognitive Big Bang" im kleinen Meer Wurm entdeckt

Mehrere "gescheit" Gene, die in eine winzige Meereskreatur dupliziert wurden fast 550 Millionen Jahren zu dem massiven Ausbau in der Intelligenz in Wirbeltierarten geführt haben können, haben zwei neue Studien gefunden.

Die Studien veröffentlicht heute (Dez. (2) in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience, schlagen diese Duplizierung bestimmter Gene spornte eine Explosion in der Zahl der Chemikalien, die Funktion des Gehirns bei Wirbeltieren (Tiere mit Backbones), führt zu höherer Intelligenz dadurch regulieren die Forschungsergebnisse deuten darauf hin.

"Dieses Ereignis Genom produzierte eine Art kognitiver Urknall; Es produziert eine große Menge von interessanten Verhalten", sagte Co-Studienautor Seth Grant, Neurowissenschaftler an der University of Cambridge in Großbritannien. "Es produziert eine molekulare Toolbox, die im Falle des Gehirns, viele, viele mehr Proteine produziert, die Sie in den Synapsen, die Verbindungen zwischen den Nervenzellen zu finden."

Die Studie zeigte, dass Veränderungen oder Mutationen in diesen Genen zu lernen, Probleme bei Mäusen und Menschen, aber auch psychische Erkrankungen beim Menschen führen, sagte Jeffrey Boore, der CEO von Genom Projekt Solutions, der nicht an der Studie beteiligt war. Das unterstützt die Vorstellung, dass diese Gene "im Laufe der Evolution aus ihrer alten Duplikationen, wichtige, spezifische und vielfältige Aufgaben in Säugetier Kognition bei Verhalten diversifiziert haben."

Vertebrate explosion

Wirbeltiere sind intelligenter als wirbellose Tiere (Tiere mit kein Rückgrat), aber wie diese Smarts entwickelt hat, blieb ein Rätsel. Wirbeltiere haben in der Regel viele weitere Proteine, die ein Gen Anweisungen, im Gehirn und Nervensystem ausüben; Diese Proteine stachelige Wesen, ein breiter, flexibler Spektrum von Verhaltensweisen als wirbellose Tiere haben können, sagte Grant. [Im Inneren des Gehirns: eine Reise durch die Zeit]

"Es wäre wie eine Stereoanlage oder eine Maschine mit vielen mehr Schalter drin; "es anspruchsvollere Arten von Dingen tun kann, sagte Grant LiveScience.

Grant und seine Kollegen gefragt, ob Duplikate bestimmter Gene dazu, diese Explosion in der Zahl der Gehirn-Proteine, und infolgedessen vertebrate Intelligenz beigetragen. Und zwar deshalb, weil Duplikationen in Genen Kreaturen geben können, die Pufferung um schneller zu entwickeln, sagte Grant.

(Normalerweise, wenn eine Mutation in einem gen, die kritisch für das Überleben eines Tieres ist auftaucht, wird Evolution auszusondern, dass Tier, d.h. in der Regel sehr wenig Veränderung in kritischen Genen auftritt. Aber gibt es zwei Kopien eines Gens, dann hat das Tier eine funktionierende Ersatzkopie, wodurch diese Gene Rack bis weitere Mutationen — sowohl nützlich, schädlich und neutral – ohne überleben Fitness zu verringern.)

Insbesondere bemerkte die Forscher, dass Wirbeltiere mehrere Kopien von zwei Genen, dass Prozess-Glutamat, ein Gehirn chemische für lernen und Gedächtnis von entscheidender Bedeutung. Diese Gene, welcher Code für den Rezeptor, der bindet Glutamat und den zellulären Komponenten, die es in Gehirnzellen, verarbeiten wurden zuerst in ein 2-Zoll langen (5 Zentimeter) dupliziert, genannt Seefahrt Wurm eine Pikaia, die zu allen Wirbeltierarten etwa 550 Millionen vor Jahren gab.

Wurzeln der Intelligenz

Um zu sehen, ob die Vervielfältigung den genetische Ursprung der Intelligenz bei Wirbeltieren gebildet, Grant Team Mäuse mit verschiedenen Mutationen in diesen Genen eine Reihe von visuellen Tests unterzogen, die Lern- und Aufmerksamkeit in wechselnden Umgebungen zu bewerten. Verschiedene Mutationen führte Mäuse besser oder schlechter auf kognitiven Tests, die impliziert, dass diese Gene in der Maus Intelligenz eine wichtige Rolle spielen.

Darüber hinaus zeigte das Team, dass Mensch und Maus die gleiche Mutation in einem bestimmten gen Glutamat-der Transport von adaptive lernen, was darauf hindeutet, dass diese Gene steuern, Intelligenz und lernen über Wirbeltierarten reduziert haben. (Beim Menschen ist diese Genmutation mit Schizophrenie verbunden.)

Die Ergebnisse deuten die ersten gen-Duplikationen wahrscheinlich auch führte zu schnelle Entwicklung in das Nervensystem-Proteine, die Interaktion mit der Glutamat-Rezeptor, ermöglicht Wirbeltieren mehr subtile, anspruchsvollen Antworten auf ihre Umgebung haben.

"Unsere Beweise zeigt eindeutig, dass diese Genom Duplikationen und Erweiterungen in der Genfamilie größeren Komplexität, das Verhaltensrepertoire von den Wirbeltieren produziert haben", sagte Grant.

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