是什么让现代人类独一无二，这个问题长期以来一直是研究人员的驱动力。因此，与我们最亲近的亲戚尼安德特人进行比较，提供了引人入胜的见解。大脑大小的增加，以及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增加的主要因素。然而，虽然尼安德特人和现代人类都发育出类似大小的大脑，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有所不同知之甚少。
来自德累斯顿马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所(MPI-CBG)的研究人员现在表明，蛋白质TKTL1的现代人类变体(与尼安德特人变体仅有一个氨基酸不同)增加了现代人大脑中一种类型的脑祖细胞，称为基底桡侧神经胶质细胞。基底桡神经胶质细胞在发育中的新皮层中产生大多数神经元，新皮层是大脑中对许多认知能力至关重要的一部分。由于TKTL1在胎儿人脑额叶中的活性特别高，研究人员得出结论，TKTL1中的这种单一人类特异性氨基酸取代是现代人类新皮层发育中额叶中神经元产生比尼安德特人更大的基础。
只有少数蛋白质在现代人类和我们已灭绝的亲戚尼安德特人和丹尼索瓦人之间的氨基酸(蛋白质的构建块)的序列上存在差异。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，现代人类和尼安德特人都有一个大脑，特别是一个大小相似的新皮层，但这种相似的新皮层大小是否意味着相似数量的神经元仍然不清楚。
位于德累斯顿的马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所(MPI-CBG)创始所长之一维兰德·哈特纳研究小组的最新研究与莱比锡马克斯普朗克进化人类学研究所所长斯万特·派博(Svante Pääbo)和德累斯顿大学医院的波琳·温伯格及其同事合作进行， 只解决了这个问题。
研究人员专注于这些蛋白质中的一种，与尼安德特人相比，几乎所有现代人都存在单一氨基酸变化，即蛋白质转酮醇酶样1(TKTL1)。具体来说，在现代人类中，TKTL1在所讨论的序列位置含有精氨酸，而在尼安德特人TKTL1中，它是相关的氨基酸赖氨酸。在胎儿人新皮层中，TKTL1存在于新皮质祖细胞中，所有皮质神经元都从中衍生出来。值得注意的是，TKTL1的水平在额叶的祖细胞中最高。
现代人类TKTL1，但不是尼安德特人TKTL1，导致胚胎小鼠新皮层中有更多的神经元
安妮琳·平森(Anneline Pinson)是该研究的主要作者，也是维兰德·赫特纳小组的研究员，她着手研究这种氨基酸变化对新皮层发育的意义。安妮琳和她的同事们将TKTL1的现代人类或尼安德特人变体引入小鼠胚胎的新皮层。
他们观察到，基底桡侧神经胶质细胞，被认为是更大大脑的驱动力的新皮质祖细胞，随着TKTL1的现代人类变体而增加，而不是尼安德特人的变体。因此，具有现代人类TKTL1的小鼠胚胎的大脑包含更多的神经元。
现代人类额叶中更多的神经元
在此之后，研究人员探索了这些影响与人类大脑发育的相关性。为此，他们用尼安德特人TKTL1的赖氨酸特性取代了现代人类TKTL1中的精氨酸，使用人脑类器官 - 微型器官样结构，可以从实验室细胞培养皿中的人类干细胞中生长出来，并且模仿早期人类大脑发育的各个方面。
“我们发现，使用TKTL1中的尼安德特型氨基酸，产生的基底桡神经胶质细胞比现代人型少，因此神经元也更少，”Anneline Pinson说。“这向我们表明，即使我们不知道尼安德特人的大脑有多少神经元，我们也可以假设现代人类在大脑额叶中比尼安德特人有更多的神经元，其中TKTL1活动最高。
研究人员还发现，现代人TKTL1通过新陈代谢的变化起作用，特别是刺激戊糖磷酸途径，然后增加脂肪酸合成。通过这种方式，现代人TKTL1被认为可以增加某些膜脂质的合成，这些脂质是产生刺激其增殖的基底桡根胶质细胞的漫长过程，从而增加神经元的产生。
“这项研究意味着，现代人类在胎儿发育过程中新皮层神经元的产生比尼安德特人更大，特别是在额叶中，”监督这项研究的Wieland Huttner总结道。“人们很容易推测，这促进了与额叶相关的现代人类认知能力。
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