무엇이 현대인을 독특하게 만드는가? 따라서 우리의 가장 가까운 친척인 네안데르탈인과의 비교는 매혹적인 통찰력을 제공합니다. 인간 인지의 진화에 대한 주요 설명 중 하나는 뇌 발달 전반에 걸쳐 뇌 크기와 뉴런 생산의 증가로 생각됩니다.
네안데르탈인의 뇌는 크기가 현생인류와 비슷했지만 모양이 달랐다. 화석에서 우리가 말할 수 없는 것은 네안데르탈인의 뇌가 신피질과 같은 뇌층의 기능이나 조직에서 어떻게 달랐는지입니다.
과학자 막스 플랑크 연구소 드레스덴에 있는 분자 세포 생물학 및 유전학(MPI-CBG)의 연구팀은 이제 TKTL1(트랜스케톨라제 유사 1) 단백질의 단일 아미노산 변화가 신피질의 상당 부분을 생성하는 일군인 기저 요골 신경교의 생성에 미치는 영향을 분석했습니다. . 그들은 네안데르탈인 변이체와 단 하나의 아미노산만 다른 단백질 TKTL1의 현대 인간 변이체가 현대인에서 기저 요골 신경교라고 불리는 한 유형의 뇌 전구 세포를 증가시킨다는 것을 발견했습니다. 인간의 뇌.
많은 인지 기능에 필수적인 뇌 영역인 성장하는 신피질에서 뉴런의 대부분은 기저 요골 신경교 세포에 의해 생성됩니다. 과학자들은 TKTL1의 이러한 단일 인간 특이적 아미노산 치환이 TKTL1 활성이 인간 태아 뇌의 전두엽에서 특히 높기 때문에 네안데르탈인보다 현대 인간의 신피질의 발달 중인 전두엽에서 더 높은 뉴런 생산의 기초가 된다고 결론지었습니다.
Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics(MPI-CBG) 창립 이사 중 한 명인 Wieland Huttner 연구팀의 최신 연구는 Max Planck 연구소 소장 Svante Pääbo와 공동으로 수행되었습니다. 라이프치히에서 진화 인류학을 위해, 드레스덴 대학 병원의 Pauline Wimberger와 동료들.
과학자들은 주로 단백질 트랜스케톨라제 유사 1(TKTL1)에 집중했습니다. 현대인에서 TKTL1은 해당 서열 위치에 아르기닌을 포함하는 반면, 네안데르탈인 TKTL1은 관련 아미노산 라이신을 포함합니다. 태아 인간 신피질에서 TKTL1은 모든 피질 뉴런이 유래하는 신피질 전구 세포에서 발견됩니다. 특히, TKTL1의 수준은 전두엽의 전구 세포에서 가장 높습니다.
과학자들은 신피질 발달을 위한 이 하나의 아미노산 변화의 중요성을 탐구했습니다. 그들은 현대 인간 또는 TKTL1의 네안데르탈인 변이체를 마우스 배아의 신피질에 도입했습니다.
그들은 더 큰 뇌의 원동력으로 생각되는 신피질 전구 세포의 유형인 기저 요골 신경교 세포가 TKTL1의 현대 인간 변종에서 증가했지만 네안데르탈인 변종에서는 증가하지 않았다는 것을 관찰했습니다. 결과적으로, 현대 인간 TKTL1을 가진 마우스 배아의 뇌에는 더 많은 뉴런이 포함되어 있습니다.
연구원들은 다음으로 이러한 효과가 인간 두뇌의 성장. 이를 달성하기 위해 그들은 다음을 사용했습니다. 인간의 뇌 오르가노이드—실험실의 세포 배양 접시에 있는 인간 줄기 세포에서 자랄 수 있고 초기 인간 두뇌 발달의 측면을 모방하는 소형 기관 유사 구조 — 현대 인간 TKTL1의 아르기닌을 네안데르탈인 TKTL1의 라이신 특성으로 교체합니다.
Anneline Pinson은 말했습니다. "우리는 TKTL1에 있는 네안데르탈인 유형의 아미노산이 현대 인간 유형보다 더 적은 기저 방사상 신경교 세포가 생성되고 결과적으로 더 적은 수의 뉴런이 생성된다는 것을 발견했습니다. 이것은 우리가 네안데르탈인의 뇌가 얼마나 많은 뉴런을 가지고 있는지 알지 못하더라도 현대인이 네안데르탈인보다 TKTL1 활성이 가장 높은 뇌의 전두엽에 뉴런이 더 많다고 가정할 수 있음을 보여줍니다.”
과학자들은 또한 현대 인간 TKTL1이 대사 변화를 통해 작용하며, 특히 오탄당 인산 경로를 자극한 후 지방산 합성이 증가한다는 사실을 발견했습니다. 이러한 방식으로, 현대 인간 TKTL1은 증식을 자극하여 뉴런 생산을 증가시키는 기저 요골 신경교 세포의 긴 과정을 생성하는 데 필요한 특정 막 지질의 합성을 증가시키는 것으로 생각됩니다.
연구를 감독한 Wieland Huttner는 다음과 같이 말했습니다. “이 연구는 태아 발달 동안 신피질에서 뉴런의 생산이 네안데르탈인, 특히 전두엽에서보다 현대인에서 더 크다는 것을 의미합니다. 이것이 전두엽과 관련된 현대인의 인지 능력을 증진시켰을 것이라고 추측하고 싶은 생각이 듭니다.”
저널 참조 :
- Anneline Pinson, Lei Xing, Takashi Namba, Nereo Kalebic, Jula Peters 등 인간 TKTL1은 네안데르탈인보다 현대인의 전두엽 신피질에서 더 큰 신경발생을 의미한다", 과학. 09. 2022년 XNUMX월 DOI: 10.1126/science.abl6422
