与黑猩猩和大猩猩大脑相比,新的研究是第一个识别人类大脑如何增强的大脑如何增强。研究人员在英国剑桥医学研究委员会(MRC)实验室的研究人员领导的研究鉴定了一个关键的分子开关,可以使猿脑器有机体变得更像人体细胞体,反之亦然。该研究,发表在杂志,比较'脑器有机体' - 从茎生长的3-D组织,模拟早期脑发育 - 从人,大猩猩和黑猩猩干细胞生长。
类似于实际的大脑,人脑器有机体比来自其他猿的器件大得多。
Madeline Lancaster博士从MRC实验室的分子生物学实验室领导了这项研究,说:"这提供了一些对开发人类大脑的不同洞察力,让我们与我们最近的生活亲属相比,另一个伟大的猿。我们和其他猿类之间最引人注目的差异是我们的大脑的巨大态度。"
在脑发育的早期阶段,神经元称为神经祖细胞。这些最初具有圆柱形状,使它们容易以相同的形状分成相同的子单元。
神经细胞在该阶段乘以次数的次数越多,较晚的神经元越多。
随着细胞成熟并减慢它们的倍增,它们伸长,形成像拉伸的冰淇淋蛋筒的形状。
此前,小鼠的研究表明,它们成熟成圆锥形状并在小时内减慢它们的倍增。
现在,脑器有机体允许研究人员揭示这种发展如何发生在人类,大猩猩和黑猩猩中。
他们发现,在和黑猩猩中,这种过渡需要很长时间,大约发生了大约五天。
在这种过渡中,人的祖细胞甚至更延迟,需要大约七天。人祖细胞保持其圆柱状的形状,比其他猿更长,并且在此期间它们更频繁地分裂,产生更多细胞。
从神经祖细胞到神经元的过渡速度的这种差异意味着人体细胞有更多的时间来繁殖。与大猩猩或黑猩猩大脑相比,这可能主要负责大约三倍的神经元。
兰卡斯特博士表示:"我们已经发现,早期大脑细胞形状的延迟变化足以改变发展过程,帮助确定所做的神经元数。
"它'对于细胞的相对简单的进化变化可能会对脑进化产生重大后果。我觉得我们真的学到了关于我的问题的基础知识,只要我能记住 - 是什么让我们成为人类。"
为了发现驱动这些差异的遗传机制,研究人员 - 将基因与其他猿类接通和脱离人脑器。
它们鉴定了称为叫做' Zeb2' Zeb2&#39的差异,这些组织有机体越早越早被打开。
为了测试Gorilla祖细胞中基因的效果,它们延迟了Zeb2的影响。这减慢了祖细胞的成熟,使大猩猩脑器有机体产生更类似于人类较慢和更大的。
相反,在人体祖细胞中越早越早接受Zeb2基因,促进人体有机体的过早过渡,使得它们更像猿有机体。
研究人员注意到有机体是一种模型,与所有型号一样,不要完全复制真正的大脑,特别是成熟的脑功能。但对于关于我们的进化的基本问题,菜肴中的这些脑组织提供了前所未有的观点,成为发展的关键阶段,这是不可能的。
兰卡斯特博士是2013年创建了第一个脑器有机体的团队的一部分。更多信息:'早期细胞形状过渡驱动人类前脑的进化扩张; Cell,www.cell.com/cell/fulltext/s0092-8674(21)00239-7,DOI:10.1016 / J.Cell.2021.02.050