科学:新的研究发现 现代人比尼安德特人产生更多的大脑神经元

来源：100医疗网原创2022-09-20 07336058

在一项新的研究中，研究人员现在发现现代人的TKTL1蛋白变体与尼安德特人的TKTL1变体仅相差一个氨基酸，导致现代人大脑中基底放射状胶质细胞的增加。

长期以来，是什么让现代人与众不同的问题一直是科学家的动力。因此，与我们的近亲尼安德塔人的比较提供了有趣的见解。大脑体积的增大和大脑发育过程中神经元的产生被认为是人类进化过程中认知能力提高的主要因素。然而，尽管尼安德特人和现代人的大脑大小相似，但对于现代人和尼安德特人的大脑在发育过程中的神经元产生是否可能不同，人们却知之甚少。

在一项新的研究中，德国马普分子细胞生物学和遗传学研究所(MPI-CBG)的研究人员现在发现，现代人的TKTL1(转位酶样1)蛋白变体与尼安德特人的差异仅在于一个氨基酸，这导致现代人大脑中增加了一种称为基底径向胶质细胞的大脑祖细胞。放射状胶质细胞在发育中的新皮层中产生大多数神经元，新皮层是大脑的一部分，对许多认知能力至关重要。由于TKTL1的活性在胎儿人类大脑的额叶中特别高，他们得出结论，TKTL1中这种独特的单一氨基酸取代导致现代人在新大脑皮层的发育额叶中产生比尼安德特人更多的神经元。相关研究成果发表在2022年9月9日的《科学》杂志上，题目是《人类tktl 1》暗示了现代人类的前沿新皮质比邻居有更大的神经发生。

现代人和我们灭绝的亲戚——尼安德特人和丹尼索瓦人，只有少数蛋白质的氨基酸序列不同。这些差异对现代人类大脑发育的生物学意义在很大程度上是未知的。事实上，现代人和尼安德特人的大脑，尤其是新皮层的大小是相似的，但目前还不清楚这种相似的新皮层大小是否意味着相似的神经元数量。

为了解决这个问题，MPI-CBG的创始人之一维兰德赫特纳的研究团队与马普进化人类学研究所所长贾译尊P波、德累斯顿大学医院的宝琳温伯格及其同事合作开展了这项新研究。

这些作者专注于其中一种叫做TKTL1的蛋白质：与尼安德特人相比，基本上所有现代人在这种蛋白质上都有一个氨基酸的改变。具体来说，在现代人类中，TKTL1在相关序列位置含有一个精氨酸，而在尼安德特人的TKTL1中，这个位置是一个叫做赖氨酸的氨基酸。在胎儿人类新皮层中，TKTL1在新皮层祖细胞中被发现，并且所有的皮层神经元都是由这些新皮层祖细胞产生的。值得注意的是，TKTL1的水平在额叶的新皮层祖细胞中最高。

现代人类TKTL1，而不是尼安德特人TKTL1，导致胚胎小鼠的新皮层中有更多的神经元。

论文的第一作者、赫特纳团队的研究人员Anneline Pinson着手研究这种氨基酸变化对新皮层发育的意义。Anneline和她的同事将现代人类TKTL1变体或尼安德特人TKTL1变体引入小鼠胚胎的新皮层。

TKTL1与古人类皮质的神经发生。图片来自Science，2022，doi :10.1126/Science . abl 6422。

他们观察到，现代人的TKTL1变体增加了基底放射状胶质细胞，这是一种被认为是大脑驱动力的新皮层祖细胞，而尼安德特人的TKTL1变体则没有。因此，携带现代人类TKTL1变体的小鼠胚胎的大脑包含更多的神经元。

现代人的额叶包含更多的神经元。

此后，这些作者讨论了这些影响与人类大脑发育之间的相关性。为此，他们将现代TKTL1中的精氨酸替换为人类大脑器官中尼安德特人TKTL1特有的赖氨酸——可以在实验室的细胞培养皿中由人类干细胞培养的微器官样结构，可以模拟早期人类大脑发育的各个方面。

Pinson说，我们发现当TKTL1中使用尼安德特人特有的赖氨酸时，产生的基底放射状胶质细胞比现代人特有的精氨酸少。因此，产生的神经元较少。这向我们表明，虽然我们不知道尼安德特人的大脑中有多少神经元，但我们可以假设现代人的额叶神经元比尼安德特人多，而且TKTL1的活性在额叶最高。

这些作者还发现，现代人类中的TKTL1通过改变代谢，特别是刺激戊糖磷酸途径，然后增加脂肪酸的合成来发挥作用。通过这种方式，现代人TKTL1被认为增加了一些膜脂质的合成，这些膜脂质是产生基底放射状神经胶质细胞的长突所必需的，这些细胞产生长突。

刺激基底放射状胶质细胞的增殖，因此，增加了神经元的产生。

Huttner总结说， 这项新研究提示着现代人在胎儿发育期间在新皮层中产生的神经元比尼安德特人更多，特别是在额叶。我们推测，这促进了现代人与额叶相关的认知能力。 （100医药网 100yiyao.com）

参考资料：

1. Anneline Pinson et al. Human TKTL1 implies greater neurogenesis in frontal neocortex of modern humans than Neandertals. Science, 2022, doi:10.1126/science.abl6422.

2. Modern humans generate more brain neurons than Neandertals

https://phys.org/news/2022-09-modern-humans-brain-neurons-neandertals.html

版权声明 本网站所有注明“来源：100医药网”或“来源：bioon”的文字、图片和音视频资料，版权均属于100医药网网站所有。非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将追究法律责任。取得书面授权转载时，须注明“来源：100医药网”。其它来源的文章系转载文章，本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的，转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

87%用户都在用100医药网APP 随时阅读、评论、分享交流 请扫描二维码下载->

医药网新闻