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穴居人基因揭示现代人类大脑的独特的方面

2018-12-23 19:22:58 • 来源：

现代人的特征是异常轮头骨和大脑,与其他细长的形状出现在人类物种。通过研究穴居人DNA片段基因组中发现生活的欧洲人,科学��们现在发现基因影响这个球状的形状。一个跨学科研究团队,由马克斯•普朗克人类进化研究所心理语言学和汇集了化石头骨数据,大脑成像和基因组学在当代生物学。

穴居人基因揭示现代人类大脑的独特的方面

现代人类头骨有一个独特的“球形”(圆)的形状。我们最亲密的亲戚,尼安德特人灭绝,大多数灵长类动物的典型细长的头骨。这惊人的形状的区别是怀疑反映进化相对大小的变化结构的人类大脑,甚至在大脑关键区域的方式相互连接。然而,脑组织本身不会变成化石,所以底层生物的解释仍然难以捉摸。

一个国际研究小组为首的古人类学家菲利普甘孜(MPI,莱比锡)和遗传学家西蒙·费舍尔和阿曼达Tilot(MPI,奈梅亨),开发了一种新的策略来调查这个问题。团队结合分析化石头骨,古老的基因组序列数据和脑成像。“我们的目标是识别潜在的候选基因和生物通路相关的大脑球状,“Tilot说。集中他们的搜索,他们利用这个事实:人类生活与欧洲血统携带罕见的尼安德特人DNA片段埋在他们的基因组,由于杂交尼安德特人与现代欧洲人的祖先。不同的人进行不同的碎片,散落在基因组。

研究人员第一次使用计算机断层扫描的穴居人的头骨化石和现代人类的头骨endocasts-virtual脑壳的内部的痕迹。然后开发一个球形,基于人类和尼安德特人颅骨形状之间的差异。接下来,科学家与内梅亨大学的同事们合作,格赖夫斯瓦尔德大学和加州大学欧文分校,球形度的成千上万的健康现在的人类,利用核磁共振成像数据。尽管现代人类大脑头骨形状都是分明的尼安德特人,科学家们仍然发现相当大的球状的差异参与者。最后,研究人员研究了大约4500的基因组的参与者识别穴居人DNA的片段,每个人。将这些穴居人DNA片段影响大脑球状的人类样本吗?

研究小组发现尼安德特人DNA片段1和18号染色体上,少与球状(更细长的)大脑。这些片段是与两个基因的活性改变有关,UBR4 PHLPP1,已经扮演着角色在大脑发育的重要方面(分别神经发生和髓鞘形成)。最有力证据的影响这些穴居人DNA片段基因活性的壳(在基底神经节和小脑。“潜在的进化改变大脑球状和之间的联系机制影响基底神经节和小脑是有趣的,”甘孜说。结构从运动皮层接收直接输入和参与的准备,学习,和协调的运动。的基底神经节也导致认知功能如记忆力、注意力、规划、技能学习,和潜在的演讲和语言进化。

作者强调,最近的考古证据记录在尼安德特人复杂的象征性行为以前完全归功于现代人类,如神秘的结构建造Bruniquel洞穴深处,和穴居人的洞穴艺术从伊比利亚。甘孜指出,“我们研究的重点是理解现代人类的大脑不寻常的形状。这些结果不能用于推断尼安德特人能或不能做什么。”

携带这些罕见的尼安德特人DNA片段”的影响是微妙的,但可检测由于样本量大,”Fisher解释说,补充说:“这只是我们第一次看到的球状的分子基础。像大脑结构的其他方面,球形特征,很可能是受到了许多不同的基因变异。”

研究小组称,这一发现生成的假设,可以测试新的实验,例如使用人类神经组织,可以生长在实验室。甘孜和费舍尔正在扩大调查的方法在较大的样品,如英国生物库。他们预计,未来全基因组筛查研究将揭示附加与球形相关的基因,以及表明这种迷人的特质与人类生物学的其他方面。

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