一个单独的基因可能通过显著增加关键脑区中的脑细胞数量，为人类智力的崛起铺平了道路。
这个基因似乎是人类独有的：它存在于现代人类、尼安德特人和另一个已灭绝的人类分支丹尼索瓦人中，但在黑猩猩中不存在。
通过允许称为新皮层的脑区包含更多的神经元，这个微小的DNA片段可能为人类大脑的大规模扩张奠定了基础。
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“仅仅一个微小的基因就可能足以影响干细胞的表型，而干细胞对新皮层的扩张贡献最大，这真是太酷了，”研究的主要作者玛尔塔·弗洛里奥说道，她是德国德累斯顿马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所分子和细胞生物学与遗传学专业的博士候选人。弗洛里奥说，尽管如此，这个基因可能只是使人类认知与众不同的众多基因变化之一。
扩张的大脑
从原始猿类进化到拥有复杂语言和文化的人类经历了数百万年。大约380万年前，以标志性早期人类祖先化石露西为代表的南方古猿阿法种，其大脑体积小于30立方英寸（500立方厘米），约为现代人类大脑的三分之一大小。到大约180万年前，直立人已经拥有了大约是南方古猿两倍大的大脑。直立人也显示出使用工具和火以及更复杂的社会群体的证据。
一旦解剖学意义上的现代人类，以及他们已消失的表亲尼安德特人和丹尼索瓦人出现在地球上，大脑的体积就已扩张到大约85立方英寸（1.4升）。这种增长大部分发生在被称为新皮层的脑区。
“新皮层非常有趣，因为它是认知能力的所在地，在某种程度上，认知能力使我们成为人类——例如语言和逻辑思维，”弗洛里奥告诉Live Science。
新皮层之所以如此之大，是因为它充满了神经元，即脑细胞。但是，是什么基因变化促成了这种神经元爆发式增长？
单个基因
为了理解这个问题，弗洛里奥和她的论文导师，同样在马克斯·普朗克研究所的神经生物学家维兰德·胡特纳博士，正在研究一种神经祖细胞，这是一种干细胞，它在胚胎发育过程中分裂并形成脑细胞。在小鼠中，这些细胞分裂一次，然后产生神经元。但在人类中，这些相同类型的细胞在形成大量神经元之前会分裂多次。
弗洛里奥分离了这组细胞，然后分析了在小鼠和人类大脑发育高峰期开启的基因。（研究人员在妊娠13周的人类胎儿（其组织由妇女在堕胎后捐赠）和小鼠妊娠14天时研究了这一过程。）
研究人员发现，一个名为ARHGAP11B的特定基因在人类神经祖细胞中被开启并高度激活，但在小鼠细胞中根本不存在。这个微小的DNA片段，只有804个字母或碱基长，曾经是一个更长基因的一部分，但不知何故，这个片段被复制了，并且复制的片段被插入到人类基因组中。
然后，该团队将这个DNA片段插入并表达（开启）在小鼠的大脑中。虽然小鼠通常有一个微小而光滑的新皮层，但插入该基因的小鼠长出了看起来更大的新皮层；这些增强的大脑区域包含大量神经元，有些甚至开始形成人类大脑中特有的褶皱或回旋，这种几何结构可以将大量致密的大脑组织压缩到少量空间中。（弗洛里奥说，研究人员没有检查小鼠是否真的变得更聪明了，但这可能是未来研究的一个潜在方向）。
独特的基因
在华盛顿大学的埃文·艾希勒及其同事过去工作的基础上，该团队还研究了几种其他物种的基因组，并证实尼安德特人和丹尼索瓦人拥有这个基因，但黑猩猩和小鼠没有。
这表明该基因在人类与黑猩猩分离后不久出现，并为人类大脑的快速扩张铺平了道路。
胡特纳说，尽管如此，这种基因变化不太可能完全解释人类的智慧。他和尼安德特人都有很大的大脑，但人类独特的智力可能更多地与脑细胞如何形成和随着时间推移修剪神经网络有关，他说。
胡特纳告诉Live Science，虽然该基因创造了更多神经元可供使用，但“这些神经元如何连接起来使我们能够飞向月球，而不是尼安德特人，这更可能是神经元中表达的基因的功能”，而不是祖细胞中表达的基因的功能。
该基因于2月26日在科学杂志上进行了描述。
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