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正如一组德国科学家发现的那样 ， 人类特有的基因原来是新大脑皮层扩张的主要因素 。 这意味着该基因的作用仅是几次突变的结果 ， 它可以帮助一个人在进化过程中发展出独特的认知能力 。
黑猩猩大脑类器官的大小约为 3 毫米 。 普通干细胞呈红色 ， 接受 ARHGAP11B 基因的干细胞呈绿色
新皮层 ， 或称新皮层 ， 是大脑皮层进化上最年轻的区域 。 它是从所有哺乳动物物种中分离出来的 ， 但在人类中 ， 新皮层构成了大部分的皮层 ， 即使与高等类人猿相比也是如此 。 大脑的这个区域负责更高的认知能力 ， 例如有意识的思考、言语、学习和推理 。
据信 ， 在人类中观察到的皮层体积的增加与大脑皮层神经元祖细胞的更高增殖能力（即通过细胞分裂和随后的组织生长进行繁殖的能力）有关 。 尽管在以前的研究中似乎已经发现了导致这种增殖增加的基因 ， 但还没有人研究它们对类人猿大脑发育的影响 。
马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所（德国）的一组科学家注意到了这一点 ， 并决定找出增加人类神经元前体增殖的基因的活性如何在黑猩猩的大脑中发挥作用 ， 类人猿的特征代表 。 一篇包含研究结果的文章发表在
EMBO Reports
杂志上 。
然而 ， 早期对类人猿的研究没有进行是有原因的 ， 因为出于伦理原因 ， 它们在欧洲被禁止 。 新工作的作者找到了一条出路——他们用所谓的大脑类器官进行了实验 。 类器官是直径为几毫米的模型三维细胞结构 ， 可以从黑猩猩或人类诱导的多能干细胞 (iPSC) 中生长出来 。
研究主要结果的简要说明
ISPCs是通过对具有给定功能的普通分化细胞进行重新编程 ， 使其再次成为干细胞而获得的 。 此外 ， 几乎可以从中获得任何其他细胞 ， 包括模拟脑组织甚至大脑皮层的细胞器 。 此外 ， 之前的研究表明 ， 对此类类器官的研究与对真实大脑的实验相同 。
科学家们选择了先前已知的人类特异性 ARHGAP11B 基因 ， 该基因主要在人类胎儿新皮质的神经元祖细胞中活跃 ， 并迫使它在黑猩猩脑类器官细胞中表达 。 这导致神经元前体的数量增加了一倍 ， 这在新皮质的扩张中起着关键作用 。
人脑类器官的切片 。 紫色显示活跃增殖的脑干细胞
另一方面 ， 通过阻断该基因在人脑类器官细胞中的表达 ， 研究人员将新皮质神经元前体的数量减少到黑猩猩的水平 。 此外 ， 阻断在许多动物物种中更为常见的相似但不相同的 ARHGAP11A 基因不会导致如此剧烈的变化 。
【人类大脑的进化仅由一个突变基因决定】假设 ARHGAP11B 基因是大约 500 万年前 ARHGAP11A 基因的部分复制（加倍）和该副本的进一步突变的结果 。 正是这些突变和随后的 ARHGAP11B 表达可能在提高认知能力和人类进化方面发挥了关键作用 。
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