正如一組德國科學家發(fā)現(xiàn)的那樣，人類特有的基因原來是新大腦皮層擴張的主要因素。這意味著該基因的作用僅是幾次突變的結果，它可以幫助一個人在進化過程中發(fā)展出獨特的認知能力。

黑猩猩大腦類器官的大小約為 3 毫米。普通干細胞呈紅色，接受 ARHGAP11B 基因的干細胞呈綠色

新皮層，或稱新皮層，是大腦皮層進化上最年輕的區(qū)域。它是從所有哺乳動物物種中分離出來的，但在人類中，新皮層構成了大部分的皮層，即使與高等類人猿相比也是如此。大腦的這個區(qū)域負責更高的認知能力，例如有意識的思考、言語、學習和推理。

據(jù)信，在人類中觀察到的皮層體積的增加與大腦皮層神經(jīng)元祖細胞的更高增殖能力（即通過細胞分裂和隨后的組織生長進行繁殖的能力）有關。盡管在以前的研究中似乎已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了導致這種增殖增加的基因，但還沒有人研究它們對類人猿大腦發(fā)育的影響。

馬克斯普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所（德國）的一組科學家注意到了這一點，并決定找出增加人類神經(jīng)元前體增殖的基因的活性如何在黑猩猩的大腦中發(fā)揮作用，類人猿的特征代表。一篇包含研究結果的文章發(fā)表在EMBO Reports雜志上。

然而，早期對類人猿的研究沒有進行是有原因的，因為出于倫理原因，它們在歐洲被禁止。新工作的作者找到了一條出路——他們用所謂的大腦類器官進行了實驗。類器官是直徑為幾毫米的模型三維細胞結構，可以從黑猩猩或人類誘導的多能干細胞 (iPSC) 中生長出來。

研究主要結果的簡要說明

ISPCs是通過對具有給定功能的普通分化細胞進行重新編程，使其再次成為干細胞而獲得的。此外，幾乎可以從中獲得任何其他細胞，包括模擬腦組織甚至大腦皮層的細胞器。此外，之前的研究表明，對此類類器官的研究與對真實大腦的實驗相同。

科學家們選擇了先前已知的人類特異性 ARHGAP11B 基因，該基因主要在人類胎兒新皮質(zhì)的神經(jīng)元祖細胞中活躍，并迫使它在黑猩猩腦類器官細胞中表達。這導致神經(jīng)元前體的數(shù)量增加了一倍，這在新皮質(zhì)的擴張中起著關鍵作用。

人腦類器官的切片。紫色顯示活躍增殖的腦干細胞

另一方面，通過阻斷該基因在人腦類器官細胞中的表達，研究人員將新皮質(zhì)神經(jīng)元前體的數(shù)量減少到黑猩猩的水平。此外，阻斷在許多動物物種中更為常見的相似但不相同的 ARHGAP11A 基因不會導致如此劇烈的變化。

假設 ARHGAP11B 基因是大約 500 萬年前 ARHGAP11A 基因的部分復制（加倍）和該副本的進一步突變的結果。正是這些突變和隨后的 ARHGAP11B 表達可能在提高認知能力和人類進化方面發(fā)揮了關鍵作用。