과학자들은 네안데르탈인과 다른 멸종된 친척의 정신과 우리 조상의 정신을 분리하는 데 도움이 되었을 수 있는 우리 DNA의 결함을 발견했습니다.
새로운 보고서에 따르면 지난 수십만 년 동안 시작된 돌연변이는 우리가 더 복잡한 형태의 사고에 사용하는 뇌 부분에서 더 많은 뉴런의 발달을 자극합니다. 공부하다 목요일 사이언스지에 게재.
독일 드레스덴에 있는 분자 세포 생물학 및 유전학을 위한 막스 플랑크 연구소(Max Planck Institute for Molecular Cell Biology and Genetics)의 신경 과학자이자 이 연구의 저자 중 한 명인 Welland Huttner는 “우리가 발견한 것은 우리를 인간으로 만드는 데 확실히 기여하는 한 유전자입니다.”라고 말했습니다.
인간의 두뇌는 완벽한 언어를 사용하고 미래에 대한 복잡한 계획을 세우는 것과 같이 다른 생물이 할 수 없는 일을 할 수 있게 해줍니다. 수십 년 동안 과학자들은 정교한 기능이 어떻게 진화했는지 이해하기 위해 우리 뇌의 해부학을 다른 포유류의 해부학과 비교해 왔습니다.
인간 두뇌의 가장 명백한 특징은 그 크기입니다. 우리와 가장 가까운 살아있는 친척인 침팬지의 4배 크기입니다.
우리의 뇌는 또한 독특한 해부학적 특징을 가지고 있습니다. 전두엽으로 알려진 눈 뒤의 피질 영역은 우리의 가장 복잡한 생각에 필수적입니다. ~에 따르면 2018년부터 연구인간의 전두엽은 침팬지의 같은 영역보다 훨씬 더 많은 뉴런을 포함합니다.
그러나 인간을 살아있는 유인원과 비교하는 것은 심각한 결함이 있습니다. 우리의 가장 최근 공통 조상은 거의 7백만 년 전에 침팬지와 함께 살았습니다. 그 이후로 일어난 일을 채우기 위해 과학자들은 호미닌으로 알려진 우리의 가장 최근 조상의 화석으로 눈을 돌려야 했습니다.
호미닌의 두개골을 조사한 후 고인류학자들은 우리 조상의 뇌가 상당한 증가 약 200만 년 전에 시작된 크기. 그들은 약 60만 년 전에 살아있는 인간의 크기에 도달했습니다. 가장 가까운 멸종된 호미닌 친척 중 하나인 네안데르탈인은 우리만큼 큰 뇌를 가지고 있었습니다.
그러나 네안데르탈인의 뇌는 길쭉한 반면 인간은 더 구형. 과학자들은 이러한 차이의 원인을 결정할 수 없습니다. 한 가지 가능성은 우리 조상의 뇌의 여러 영역이 크기가 변했다는 것입니다.
최근 몇 년 동안 신경과학자들은 새로운 정보원인 호미닌 화석에 보존된 DNA 조각으로 고대 뇌를 조사하기 시작했습니다. 유전학자들은 전체 게놈을 재구성했습니다. 네안데르탈인 그들의 동부 사촌들과 마찬가지로, 데니소바인.
과학자들은 우리의 게놈과 네안데르탈인 및 데니소바인의 게놈 사이에 잠재적으로 중요한 차이점에 초점을 맞추었습니다. 인간의 DNA에는 약 19,000개의 유전자가 있습니다. 그 유전자에 의해 암호화된 단백질은 대부분 네안데르탈인과 데니소바인에서 발견되는 것과 일치합니다. 그러나 연구원들은 단백질의 구조를 변경하는 96개의 인간 특이적인 돌연변이를 발견했습니다.
2017년 Huttner 박사 연구실의 연구원인 Anneline Pinson은 이 돌연변이 목록을 보고 TKTL1이라는 유전자를 변경하는 돌연변이를 발견했습니다. 과학자들은 TKTL1이 발달 중인 인간 피질, 특히 전두엽에서 활성화된다는 것을 알고 있습니다.
Benson 박사는 “전두엽이 인지 기능에 중요하다는 것을 알고 있습니다. “그래서 그가 흥미로운 후보가 될 수 있다는 좋은 암시였습니다.”
Benson 박사와 동료들은 생쥐와 설치류에서 TKTL1에 대한 예비 실험을 수행했습니다. 인간 버전의 유전자를 개발 중인 동물의 뇌에 주입한 후, 그들은 쥐와 설치류가 더 많은 뉴런을 생성하게 한다는 것을 발견했습니다.
다음으로 연구자들은 드레스덴 병원에서 유산한 여성의 동의를 받아 얻은 태아 뇌 조직의 일부를 이용하여 인간 세포에 대한 실험을 진행했다. 벤슨 박사를 사용하다 분자 가위 조직 샘플의 세포에서 TKTL1 유전자를 절단합니다. 그것이 없으면 인간의 뇌 조직은 뉴런을 생성하는 소위 전구 세포를 더 적게 생성합니다.
마지막 실험에서 연구원들은 파일을 만들기 시작했습니다. 네안데르탈인의 뇌와 같은 미니어처. 그들은 인간 배아 줄기 세포에서 시작하여 인간 돌연변이를 갖지 않도록 TKTL1 유전자를 변형시켰다. 대신 네안데르탈인, 침팬지 및 기타 포유류를 포함한 우리 친척에게서 발견되는 돌연변이를 가지고 있습니다.
그런 다음 그들은 줄기 세포를 화학 물질이 담긴 욕조에 넣어 뇌 오르가노이드라고 불리는 발달 중인 뇌 조직 덩어리로 변하게 했습니다. 그것은 원래의 뇌 세포를 생성한 다음 뉴런 층으로 구성된 소형 대뇌 피질을 생성했습니다.
네안데르탈인과 유사한 뇌 오가노이드는 인간 버전의 TKTL1을 사용하여 소기관보다 더 적은 수의 뉴런을 만들었습니다. 이것은 TKTL1 유전자가 돌연변이되면 우리 조상이 전두엽에서 추가 뉴런을 생성할 수 있음을 나타냅니다. 이러한 변화가 뇌의 전체 크기를 증가시키지는 않았지만 뇌의 배선을 재구성했을 수 있습니다.
이번 연구에 참여하지 않은 벨기에 리에주 대학의 신경과학자 로랑 응우옌(Laurent Nguyen)은 “이것은 정말 강력한 여정”이라고 말했다. “이러한 작은 변화가 뉴런 생산에 큰 영향을 미친다는 것은 놀라운 일입니다.”
새로운 발견이 TKTL1 자체가 우리를 인간으로 만드는 비밀을 제공한다는 의미는 아닙니다. 다른 연구자들도 96개의 단백질 변형 돌연변이 목록을 살펴보고 자체 실험을 진행하고 있습니다.
Huttner 박사의 연구실의 다른 구성원들은 다음과 같이 보고했습니다. 7월에 두 가지 다른 돌연변이는 발달 중인 뇌 세포가 분열하는 속도를 변경합니다. 작년캘리포니아 샌디에고 대학(University of California San Diego)의 연구원 팀은 또 다른 돌연변이가 인간 뉴런이 서로 만드는 연결 수를 변경하는 것으로 보인다는 것을 발견했습니다.
다른 돌연변이도 우리 뇌에 중요할 수 있습니다. 예를 들어, 피질이 발달함에 따라 개별 뉴런은 적절한 틈새를 찾기 위해 이동해야 합니다. Nguyen 박사는 인간에게 고유한 96개의 돌연변이 중 일부가 세포 이동에 관여할 가능성이 있는 변경된 유전자라고 언급했습니다. 그는 우리의 돌연변이가 우리의 뉴런을 네안데르탈인 뇌의 뉴런과 다르게 움직일 수 있다고 추측합니다.
“나는 그것이 이야기의 끝이라고 생각하지 않는다”고 그는 말했다. “뇌 발달 측면에서 무엇이 우리를 인간으로 만드는지 이해하려면 더 많은 연구가 필요하다고 생각합니다.”
