一個單獨的基因可能透過顯著增加關鍵腦區中的腦細胞數量，為人類智力的崛起鋪平了道路。
這個基因似乎是人類獨有的：它存在於現代人類、尼安德特人和另一個已滅絕的人類分支丹尼索瓦人中，但在黑猩猩中不存在。
透過允許稱為新皮層的腦區包含更多的神經元，這個微小的DNA片段可能為人類大腦的大規模擴張奠定了基礎。
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“僅僅一個微小的基因就可能足以影響幹細胞的表型，而幹細胞對新皮層的擴張貢獻最大，這真是太酷了，”研究的主要作者瑪爾塔·弗洛里奧說道，她是德國德累斯頓馬克斯·普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所分子和細胞生物學與遺傳學專業的博士候選人。弗洛里奧說，儘管如此，這個基因可能只是使人類認知與眾不同的眾多基因變化之一。
擴張的大腦
從原始猿類進化到擁有複雜語言和文化的人類經歷了數百萬年。大約380萬年前，以標誌性早期人類祖先化石露西為代表的南方古猿阿法種，其大腦體積小於30立方英寸（500立方厘米），約為現代人類大腦的三分之一大小。到大約180萬年前，直立人已經擁有了大約是南方古猿兩倍大的大腦。直立人也顯示出使用工具和火以及更復雜的社會群體的證據。
一旦解剖學意義上的現代人類，以及他們已消失的表親尼安德特人和丹尼索瓦人出現在地球上，大腦的體積就已擴張到大約85立方英寸（1.4升）。這種增長大部分發生在被稱為新皮層的腦區。
“新皮層非常有趣，因為它是認知能力的所在地，在某種程度上，認知能力使我們成為人類——例如語言和邏輯思維，”弗洛里奧告訴Live Science。
新皮層之所以如此之大，是因為它充滿了神經元，即腦細胞。但是，是什麼基因變化促成了這種神經元爆發式增長？
單個基因
為了理解這個問題，弗洛里奧和她的論文導師，同樣在馬克斯·普朗克研究所的神經生物學家維蘭德·胡特納博士，正在研究一種神經祖細胞，這是一種幹細胞，它在胚胎髮育過程中分裂並形成腦細胞。在小鼠中，這些細胞分裂一次，然後產生神經元。但在人類中，這些相同型別的細胞在形成大量神經元之前會分裂多次。
弗洛里奧分離了這組細胞，然後分析了在小鼠和人類大腦發育高峰期開啟的基因。（研究人員在妊娠13周的人類胎兒（其組織由婦女在墮胎後捐贈）和小鼠妊娠14天時研究了這一過程。）
研究人員發現，一個名為ARHGAP11B的特定基因在人類神經祖細胞中被開啟並高度啟用，但在小鼠細胞中根本不存在。這個微小的DNA片段，只有804個字母或鹼基長，曾經是一個更長基因的一部分，但不知何故，這個片段被複制了，並且複製的片段被插入到人類基因組中。
然後，該團隊將這個DNA片段插入並表達（開啟）在小鼠的大腦中。雖然小鼠通常有一個微小而光滑的新皮層，但插入該基因的小鼠長出了看起來更大的新皮層；這些增強的大腦區域包含大量神經元，有些甚至開始形成人類大腦中特有的褶皺或迴旋，這種幾何結構可以將大量緻密的大腦組織壓縮到少量空間中。（弗洛里奧說，研究人員沒有檢查小鼠是否真的變得更聰明瞭，但這可能是未來研究的一個潛在方向）。
獨特的基因
在華盛頓大學的埃文·艾希勒及其同事過去工作的基礎上，該團隊還研究了幾種其他物種的基因組，並證實尼安德特人和丹尼索瓦人擁有這個基因，但黑猩猩和小鼠沒有。
這表明該基因在人類與黑猩猩分離後不久出現，併為人類大腦的快速擴張鋪平了道路。
胡特納說，儘管如此，這種基因變化不太可能完全解釋人類的智慧。他和尼安德特人都有很大的大腦，但人類獨特的智力可能更多地與腦細胞如何形成和隨著時間推移修剪神經網路有關，他說。
胡特納告訴Live Science，雖然該基因創造了更多神經元可供使用，但“這些神經元如何連線起來使我們能夠飛向月球，而不是尼安德特人，這更可能是神經元中表達的基因的功能”，而不是祖細胞中表達的基因的功能。
該基因於2月26日在科學雜誌上進行了描述。
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