称为ARHGAP11B的称为成更基因会触发脑干细胞形成更多的干细胞

2021-12-13 07:32:00宗嘉友导读人脑在进化过程中，特别是的多新皮层的扩张与诸如推理和语言之类的认知能力有关。一种仅在人类中发现的基因称为ARHGAP11B的基因会触发脑干细胞形成

人脑在进化过程中，特别是发脑新皮层的扩张与诸如推理和语言之类的认知能力有关。一种仅在人类中发现的干细干细称为ARHGAP11B的基因会触发脑干细胞形成更多的干细胞，这是胞形胞更大大脑的先决条件。过去的称为成更研究表明，ARHGAP11B在小鼠和雪貂中表达至不生理的的多高水平时，会引起新皮层的基因扩大，但其与灵长类动物进化的发脑相关性尚不清楚。

位于德累斯顿的干细干细马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所(MPI-CBG)的研究人员，以及位于川崎市的胞形胞实验动物研究所(CIEA)和东京的庆应义University大学的同事现在都表明，这种人类特异性基因在表达到生理水平时，称为成更会在普通mar猴(新世界猴)中导致新皮层增大。的多这表明ARHGAP11B基因可能在人类进化过程中引起了新皮层扩张。基因研究人员在《科学》杂志上发表了他们的发现。

人类新皮层是大脑皮层中进化最年轻的部分，比最接近的人类亲戚黑猩猩大三倍，在进化过程中，它折叠成皱纹的程度增加了，以适应头骨的受限空间。科学家面临的一个关键问题是人类新皮层如何变得如此之大。在2015年的一项研究中，MPI-CBG的创始负责人Wieland Huttner研究小组发现，在人类特异性基因ARHGAP11B的影响下，小鼠胚胎产生了更多的神经祖细胞，甚至可以正常折叠展开的新皮层。结果表明，ARHGAP11B基因在人类新皮层的进化扩展中起关键作用。

人类特异性基因的兴起

人类特异性基因ARHGAP11B产生于遍及大约五百万年前的普遍存在的基因ARHGAP11A的部分复制，沿着导致尼安德特人，丹尼索瓦人和当今人类的进化世系，在此世系与导致黑猩猩的世代分离之后。在2016年的一项后续研究中，维兰德·赫特纳(Wieland Huttner)研究小组发现了令人惊讶的原因，为什么ARHGAP11B蛋白包含47种氨基酸序列，这些序列是人类特异性的，在ARHGAP11A蛋白中未发现，并且是ARHGAP11B增加能力所必需的脑干细胞。

具体来说，在ARHGAP11B基因中发现一个C到G碱基的单一取代会导致ARHGAP11B信使RNA丢失55个核苷酸，这会导致阅读框发生移位，从而导致人类特异性，功能关键的47个氨基酸序列。这种碱基取代发生的时间可能晚于大约500万年前(即150万到500,000年前)。这种点突变并不罕见，但是在ARHGAP11B的情况下，其形成更大大脑的优势似乎立即影响了人类的进化。

该基因在猴子中的作用

但是，到目前为止，尚不清楚人类特异性基因ARHGAP11B是否还会在非人类灵长类动物中引起新皮层增大。为了对此进行研究，Wieland Huttner小组的研究人员与位于川崎市的实验动物研究所(CIEA)的Erika Sasaki和位于东京的庆应义at大学的冈野秀幸(Hideyuki Okano)合作，他们都是的先驱。产生转基因非人类灵长类动物的技术。该研究的第一作者，博士后迈克尔·海德(Michael Heide)前往，直接与他们的同事在现场合作。

他们产生了转基因的普通mar猴，即新世界猴，它们在正在发育的新皮层中表达人类特异性基因ARHGAP11B，而通常他们没有这种基因。在动物研究和动物福利方面的道德标准和法规与德国类似。在获得了101天大的mo猴胎儿的大脑(正常出生日期前50天)，并将其出口到德累斯顿的MPI-CBG进行详细分析。

迈克尔·海德(Michael Heide)解释说：“我们确实发现mar猴的新大脑皮层变大了，并且大脑表面折叠了。皮层板也比正常的要厚。此外，我们可以看到在室旁下区的基底radial状胶质祖细胞数量增加了以及上层神经元的数量增加，这是在灵长类动物进化中增加的神经元类型。” 研究人员现在获得了功能性证​​据，表明ARHGAP11B引起了灵长类动物新皮层的扩张。

道德考量

这项研究的负责人维兰德·赫特纳(Wieland Huttner)补充说：“我们的分析仅限于mar猴胎儿，因为我们预期该人类特异性基因的表达会影响the猴新皮层的发育。鉴于对产后的潜在不可预见的后果脑功能方面，我们认为从道德的角度出发，首先确定ARHGAP11B对胎儿mar猴新皮层发育的影响是先决条件，也是必需的。”

研究人员得出的结论是，这些结果表明，人类特异性ARHGAP11B基因可能在人类进化过程中引起了新皮层扩张。