現代人の特徴は何ですか？ したがって、私たちの最も近い親戚であるネアンデルタール人との比較は、興味深い洞察を与えてくれます。 人間の認知の進化の主な説明の XNUMX つは、脳の発達を通じて脳のサイズとニューロンの生産が増加したことであると考えられています。
ネアンデルタール人の脳は、サイズは現生人類と似ていましたが、形状が異なっていました。 化石からは分からないのは、ネアンデルタール人の脳が、新皮質などの脳層の機能や構成においてどのように異なっていたかということです。
からの科学者 マックスプランク研究所 ドレスデンの分子細胞生物学および遺伝学 (MPI-CBG) の研究チームは現在、トランスケトラーゼ様 1 (TKTL1) タンパク質の単一アミノ酸変化が、新皮質の大部分を生成する働き者である基底放射状グリアの産生に及ぼす影響を分析しました。 . 彼らは、タンパク質 TKTL1 の現生人類変異体 (ネアンデルタール人とは XNUMX つのアミノ酸のみが異なる) が、基底放射状グリアと呼ばれる脳前駆細胞の XNUMX 種類を現生人類で増加させることを発見しました。 人間の脳.
多くの認知機能に不可欠な脳の領域である成長中の新皮質のニューロンの大部分は、基底放射状グリア細胞によって生成されます。 科学者たちは、TKTL1 のこの単一のヒト特異的アミノ酸置換が、ネアンデルタール人よりも現生人類の新皮質の発達中の前頭葉におけるより高いニューロン産生の根底にあると結論付けています。これは、TKTL1 活性が胎児のヒトの脳の前頭葉で特に高いためです。
ドレスデンのマックス プランク分子細胞生物学および遺伝学研究所 (MPI-CBG) の創設者の XNUMX 人である Wieland Huttner の研究グループの最新の研究は、マックス プランク研究所の所長である Svante Pääbo と共同で実施されました。ライプツィヒの進化人類学、およびドレスデン大学病院のポーリン・ウィンベルガーとその同僚。
科学者は主に、タンパク質トランスケトラーゼ様 1 (TKTL1) に注目しました。 現代人では、TKTL1 には問題の配列位置にアルギニンが含まれていますが、ネアンデルタール人 TKTL1 には関連するアミノ酸のリジンが含まれています。 胎児のヒト新皮質では、すべての皮質ニューロンが由来する細胞である新皮質前駆細胞に TKTL1 が見られます。 特に、TKTL1 のレベルは前頭葉の前駆細胞で最も高くなっています。
科学者たちは、新皮質の発達に対するこの 1 つのアミノ酸の変化の重要性を調査しました。 彼らは、マウス胚の新皮質に TKTLXNUMX の現生人類またはネアンデルタール人の変異体を導入した。
彼らは、より大きな脳の原動力であると考えられている新皮質前駆細胞のタイプである基底放射状グリア細胞が、TKTL1の現代人の変異体では増加したが、ネアンデルタール人の変異体では増加しなかったことを観察した. その結果、現代のヒト TKTL1 を持つマウス胚の脳には、より多くのニューロンが含まれていました。
研究者は次に、これらの効果が患者にとってどれほど重要であるかを調べました。 人間の脳の成長. これを達成するために、彼らは使用しました ヒト脳オルガノイド実験室の細胞培養皿でヒト幹細胞から成長させることができ、初期の人間の脳の発達の側面を模倣するミニチュア器官のような構造で、現生ヒト TKTL1 のアルギニンをネアンデルタール人 TKTL1 の特徴であるリジンと交換します。
アンネリン・ピンソンは、 「TKTL1のネアンデルタール型アミノ酸では、現代のヒト型よりも基底放射状グリア細胞が少なく、結果としてニューロンも少ないことがわかりました。 これは、ネアンデルタール人の脳にどれだけのニューロンがあったかはわかりませんが、現生人類はネアンデルタール人よりも TKTL1 活性が最も高い脳の前頭葉により多くのニューロンを持っていると推測できることを示しています。」
科学者はまた、現代のヒト TKTL1 が代謝の変化を通じて作用し、具体的にはペントースリン酸経路を刺激し、続いて脂肪酸合成を増加させることも発見しました。 このように、現代のヒト TKTL1 は、基底放射状グリア細胞の長いプロセスを生成するために必要な特定の膜脂質の合成を増加させ、増殖を刺激し、ニューロンの産生を増加させると考えられています。
この研究を監督したヴィーラント・ハットナーは、次のように述べています。 「この研究は、胎児の発育中の新皮質でのニューロンの生成が、ネアンデルタール人よりも現生人類の方が大きく、特に前頭葉で大きいことを示唆しています。 これが前頭葉に関連する現代人の認知能力を促進したと推測したくなる.
ジャーナルリファレンス：
- アンネリン・ピンソン、レイ・シン、難波隆、ネレオ・カレビッチ、ジュラ・ピーターズ 他ヒト TKTL1 は、ネアンデルタール人よりも現生人類の前頭葉新皮質における神経新生が大きいことを意味します。 科学. 09 年 2022 月 XNUMX 日 DOI: 10.1126 / science.abl6422
