Menschen geopfert Brawn für Gehirne, Studie

Menschen intelligent sein können, weil Energie einmal gewidmet Brawn für Gehirne aufgegeben wurde, sagen Forscher.

Die leistungsfähigste Computer bekannt ist das Gehirn. Das menschliche Gehirn besitzt etwa 100 Milliarden Neuronen mit etwa 1 Billiarde-1000000 Milliarden – Verbindungen bekannt als Synapsen Verdrahtung dieser Zellen zusammen.

Menschen besitzen immer komplexer, leistungsfähige Gehirne als nächsten lebenden Verwandten der Menschheit wie Affen und Menschenaffen. Ein Grund für diesen Sprung in Brainpower kann liegen in wie viel von den menschlichen Stoffwechsel des menschlichen Gehirns gewidmet ist – es verbraucht eine satte 20 Prozent der Gesamtenergie des Körpers. [10 überraschende Fakten über das menschliche Gehirn]

Wie das Gehirn entwickelt

Um einen Einblick in wie das menschliche Gehirn entwickelt, verglichen Wissenschaftler den Stoffwechsel von Mensch und Tier wie Schimpansen, Mäuse und Rhesus-Affen. Sie konzentrierten sich auf wieviel Energie jede Art der Gehirn und Körper gewidmet.

Die Forscher analysierten mehr als 10.000 Verbindungen bekannt als Metaboliten, die kleine Moleküle entstehen durch oder notwendig, Stoffwechsel, wie Zucker und Fett sind; die Bausteine von Proteinen, DNA und Zellmembranen; und chemische Signale von Zellen abgegeben. Sie untersuchten Metaboliten Ebenen in der Niere, Oberschenkelmuskel und drei Gehirnregionen — der primären visuellen Cortex, das bei Vision; die zerebelläre Kortex, der Koordinaten muskuläre Aktivität hilft; und der präfrontale Kortex, der spielt eine wichtige Rolle bei komplexen psychischen Verhalten, Entscheidungsfindung und Sozialverhalten.

Die Ermittler weiter im Vergleich wie viel den Stoffwechsel dieser Tiere wie unterschieden sich weit voneinander entfernt diese Arten sind evolutionär. Durch die Analyse von Menschen und anderen Genomen, frühere Studien ergeben, wenn die Vorfahren der Menschen und andere Tiere wichen. Zum Beispiel wichen die Vorfahren der Menschen und Nagetiere vor 75 Millionen Jahren, während Divergenz vor 25 Millionen Jahren mit den Ahnen des Rhesus-Affen und etwa 6 Millionen Jahren mit den Vorfahren der Schimpansen geschah.

Die Wissenschaftler fanden zum größten Teil das Niveau der Unterschiede zwischen den Stoffwechsel dieser Arten abgestimmt wie weit waren sie evolutionär. (Je weiter auseinander waren evolutionär, desto größer die Stoffwechsel Unterschiede.) Jedoch entdeckte sie, dass das Tempo der Veränderungen im Stoffwechsel des menschlichen präfrontalen Kortex etwa viermal schneller als die der Schimpansen. Sogar noch erstaunlicher ist, das Tempo der Veränderungen im Stoffwechsel der menschlichen Muskel war mehr als achtmal schneller, die derjenigen der Schimpanse.

"Auch nach so vielen Jahren der Forschung von Menschen und menschlichen Evolution, können wir noch große unbekannte Unterschiede zwischen Menschen und anderen Arten entdecken", sagte Studienautor Philipp Khaitovich, Evolutionsbiologe an der Chinese Academy of Sciences Schlüssel Laboratory of Computational Biology in Shanghai.

Menschen und Schimpansen

Um die Möglichkeit auszuschließen, dass diese Änderungen einfach des Lebensstils der modernen menschlichen Couch-Potato, führten die Wissenschaftler zusätzliche Experimente an Rhesus-Affen, kleine indoor Häuser aus einer großzügigen Landschaft-Anlage ansteuern und servieren sie fettreiche und zuckerhaltige Lebensmittel für mehrere Wochen, alle, die Umgebung und das Verhalten des heutigen Menschen zu imitieren. Diese Änderungen des Lebensstils hatte nur eine geringe Wirkung auf den Stoffwechsel der Muskeln die Affen.

"Für eine lange Zeit wir waren verwirrt durch metabolische Veränderungen im menschlichen Muskel, bis wir realisierten, dass was andere Primaten gemeinsam, im Gegensatz zu Menschen, ihre enorme Muskelkraft ist," sagte Erstautorin Katarzyna Bozek, von der Chinese Academy of Sciences Schlüssel Laboratory of Computational Biology in Shanghai. [Die 7 größten Geheimnisse des menschlichen Körpers]

Schimpansen sind viel stärker als Menschen. Kevin Hunt, Direktor des Human Origins und Primas Evolution Lab an der Indiana University, sagte einmal der gerade ein 85-Pfund (38,5 Kilogramm) weibliche Schimpansen in Afrika zweigt ein Eisenholz Baum mit den Fingerspitzen, einem snap, die Jagd hat zwei Hände und all seine Kraft zu brechen.

Um zu sehen, wie viel stärker Schimpansen und Rhesus Affen als Menschen sind, führten die Forscher Stärke Muskeltests, die Gewichte nach oben ziehen. Alle Probanden im Experiment – enthalten, die Profisportler – wurden um mehr als das Doppelte von ihren Primas Gegnern outcompeted.

"Nach unseren Ergebnissen eines durchschnittlichen Erwachsenen Schimpansen ist etwa zwei-bis dreimal stärker als ein durchschnittlicher Erwachsener Mensch" Khaitovich gesagt, Leben-Wissenschaft.

Die Tatsache, dass metabolische Veränderungen im menschlichen Muskel durch eine drastische Reduzierung der Muskelkraft parallel geschaltet sind, führt die Forscher, dass menschliche Vorfahren Gehirne für Brawn getauscht haben, können Hinweis.

"Es ist eine sehr einfache Erklärung, und es wäre völlig falsch," sagte Khaitovich. "In der Evolution, aber einfache Erklärungen oft gut funktionieren."

"Unsere Arbeit öffnet eine Tür zu weiteren Studien der menschlichen metabolischen Einzigartigkeit", sagte Khaitovich. "Es ist ein riesiges Feld, das von Wissenschaftlern nahezu unberührt ist."

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert heute (27. Mai) in der Fachzeitschrift PLOS Biology online.

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