ศึกษาเกี่ยวกับลิง

การขยายตัวของสมองมนุษย์ระหว่างการวิวัฒนาการ โดยเฉพาะในส่วนของนีโอคอร์เท็กซ์นั้นมีความเชื่อมโยงกับความสามารถในการรับรู้ของเรา เช่น การใช้เหตุผลและภาษา ยีนบางชนิดที่เรียกว่า ARHGAP11B ซึ่งพบได้เฉพาะในมนุษย์จะกระตุ้นให้เซลล์ต้นกำเนิดในสมองสร้างเซลล์ต้นกำเนิดมากขึ้น ซึ่งเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับสมองที่ใหญ่ขึ้น การศึกษาที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่า ARHGAP11B เมื่อแสดงออกในหนูและพังพอนถึงระดับที่สูงผิดปกติ ทำให้เกิดนีโอคอร์เท็กซ์ที่ขยายตัว แต่ความเกี่ยวข้องกับวิวัฒนาการของไพรเมตยังไม่ชัดเจน นักวิจัยจาก Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics (MPI-CBG) ในเมือง Dresden ร่วมกับเพื่อนร่วมงานที่ Central Institute for Experimental Animals (CIEA) ในเมือง Kawasaki และมหาวิทยาลัย Keio ในโตเกียว ซึ่งตั้งอยู่ในประเทศญี่ปุ่น แสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้ ยีนเฉพาะมนุษย์ เมื่อแสดงออกถึงระดับทางสรีรวิทยา ทำให้นีโอคอร์เทกซ์ขยายใหญ่ขึ้นในลิงมาร์โมเสทซึ่งเป็นลิงโลกใหม่ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่ายีน ARHGAP11B อาจทำให้เกิดการขยายตัวของนีโอคอร์เท็กซ์ระหว่างการวิวัฒนาการของมนุษย์ นักวิจัยได้ตีพิมพ์ผลงานของพวกเขาในวารสารวิทยาศาสตร์ . นีโอคอร์เท็กซ์ของมนุษย์ซึ่งเป็นส่วนที่อายุน้อยที่สุดในวิวัฒนาการของเปลือกสมอง มีขนาดใหญ่กว่าลิงชิมแปนซีซึ่งเป็นญาติสนิทของเราประมาณ 3 เท่า และการพับตัวเป็นรอยย่นเพิ่มขึ้นระหว่างการวิวัฒนาการเพื่อให้พอดีกับพื้นที่จำกัดของกะโหลกศีรษะ คำถามสำคัญสำหรับนักวิทยาศาสตร์คือ ทำไมนีโอคอร์เท็กซ์ของมนุษย์ถึงมีขนาดใหญ่ขนาดนี้ ในการศึกษาในปี 2558 กลุ่มวิจัยของ Wieland Huttner ผู้อำนวยการผู้ก่อตั้ง MPI-CBG พบว่าภายใต้อิทธิพลของยีน ARHGAP11B ที่จำเพาะต่อมนุษย์ ตัวอ่อนของหนูผลิตเซลล์ต้นกำเนิดจากระบบประสาทจำนวนมากขึ้น และอาจเกิดการพับตามปกติ นีโอคอร์เท็กซ์ที่คลี่ออก ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่ายีน ARHGAP11B มีบทบาทสำคัญในการขยายตัวทางวิวัฒนาการของนีโอคอร์เท็กซ์ของมนุษย์ การเพิ่มขึ้นของยีนเฉพาะของมนุษย์ ยีน ARHGAP11B ที่จำเพาะต่อมนุษย์เกิดขึ้นจากการทำซ้ำบางส่วนของยีน ARHGAP11A ที่แพร่หลายเมื่อประมาณห้าล้านปีที่แล้วตามสายเลือดวิวัฒนาการที่นำไปสู่มนุษย์ยุคหิน เดนิโซแวน และมนุษย์ในปัจจุบัน และหลังจากที่สายเลือดนี้ได้แยกออกจากยีนที่นำไปสู่ลิงชิมแปนซี ในการศึกษาติดตามผลในปี 2559 กลุ่มวิจัยของ Wieland Huttner ได้ค้นพบเหตุผลที่น่าประหลาดใจว่าทำไมโปรตีน ARHGAP11B มีลำดับของกรดอะมิโน 47 ชนิดที่จำเพาะต่อมนุษย์ ซึ่งไม่พบในโปรตีน ARHGAP11A และจำเป็นต่อความสามารถของ ARHGAP11B ในการเพิ่ม สเต็มเซลล์สมอง. โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การแทนที่เบส C-to-G เดียวที่พบในยีน ARHGAP11B นำไปสู่การสูญเสียนิวคลีโอไทด์ 55 นิวคลีโอไทด์จาก RNA ของแมสเซนเจอร์ ARHGAP11B ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในกรอบการอ่านส่งผลให้ค่าเฉพาะของมนุษย์ ลำดับกรดอะมิโน 47 ที่มีความสำคัญต่อการทำงาน การแทนที่เบสนี้อาจเกิดขึ้นช้ากว่าเมื่อยีนนี้เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 5 ล้านปีที่แล้ว ระหว่าง 1.5 ล้านถึง 500,000 ปีก่อน การกลายพันธุ์ในจุดดังกล่าวไม่ใช่เรื่องที่เกิดขึ้นได้ยาก แต่ในกรณีของ ARHGAP11B ข้อได้เปรียบในการสร้างสมองที่ใหญ่ขึ้นดูเหมือนจะส่งผลต่อวิวัฒนาการของมนุษย์ในทันที ผลกระทบของยีนใน ลิง อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีความชัดเจนจนถึงขณะนี้ว่ายีน ARHGAP11B ที่จำเพาะต่อมนุษย์จะทำให้นีโอคอร์เท็กซ์ขยายใหญ่ขึ้นในไพรเมตที่ไม่ใช่มนุษย์หรือไม่ เพื่อตรวจสอบเรื่องนี้ นักวิจัยในกลุ่มของ Wieland Huttner ได้ร่วมมือกับ Erika Sasaki จาก Central Institute for Experimental Animals (CIEA) ในคาวาซากิ และ Hideyuki Okano จาก Keio University ในโตเกียว ซึ่งทั้งคู่ตั้งอยู่ในประเทศญี่ปุ่น ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกการพัฒนา เทคโนโลยีในการสร้างไพรเมตดัดแปลงพันธุกรรมที่ไม่ใช่มนุษย์ ผู้เขียนคนแรกของการศึกษา postdoc Michael Heide เดินทางไปญี่ปุ่นเพื่อทำงานร่วมกับเพื่อนร่วมงานโดยตรงในสถานที่ พวกมันสร้างลิงมาร์โมเสตทั่วไปดัดแปลงพันธุกรรม ซึ่งเป็นลิงโลกใหม่ที่แสดงยีนเฉพาะของมนุษย์ ARHGAP11B ซึ่งปกติแล้วพวกมันไม่มีในนีโอคอร์เท็กซ์ที่กำลังพัฒนา ญี่ปุ่นมีมาตรฐานทางจริยธรรมสูงและข้อบังคับเกี่ยวกับการวิจัยสัตว์และสวัสดิภาพสัตว์เช่นเดียวกับเยอรมนี สมองของตัวอ่อนมาร์โมเซ็ตทั่วไปอายุ 101 วัน (50 วันก่อนวันเกิดปกติ) ได้รับในญี่ปุ่นและส่งออกไปยัง MPI-CBG ในเดรสเดนเพื่อการวิเคราะห์โดยละเอียด Michael Heide อธิบายว่า: "เราพบว่า neocortex ของสมอง marmoset ทั่วไปขยายใหญ่ขึ้นและพื้นผิวของสมองพับ แผ่นเปลือกนอกของมันยังหนากว่าปกติ นอกจากนี้ เราสามารถเห็นจำนวนที่เพิ่มขึ้นของต้นกำเนิด glia ฐานรัศมีในเขต subventricular ด้านนอก และเซลล์ประสาทชั้นบนเพิ่มจำนวนขึ้น ซึ่งเป็นประเภทเซลล์ประสาทที่เพิ่มขึ้นในวิวัฒนาการของไพรเมต" ขณะนี้นักวิจัยมีหลักฐานการทำงานที่แสดงว่า ARHGAP11B ทำให้เกิดการขยายตัวของไพรเมตนีโอคอร์เท็กซ์ สมองของตัวอ่อนมาร์โมเซ็ตทั่วไปอายุ 101 วัน (50 วันก่อนวันเกิดปกติ) ได้รับในญี่ปุ่นและส่งออกไปยัง MPI-CBG ในเดรสเดนเพื่อการวิเคราะห์โดยละเอียด ไมเคิล ไฮด์อธิบายว่า: "เราพบว่านีโอคอร์เท็กซ์ของสมองมาร์โมเสททั่วไปขยายใหญ่ขึ้นและผิวสมองพับ แผ่นเปลือกนอกของมันยังหนากว่าปกติ นอกจากนี้ เรายังเห็นจำนวนของต้นกำเนิด glia ฐานเรเดียลที่เพิ่มขึ้นในเขต subventricular ด้านนอก และเซลล์ประสาทชั้นบนเพิ่มจำนวนขึ้น ซึ่งเป็นประเภทเซลล์ประสาทที่เพิ่มขึ้นในวิวัฒนาการของไพรเมต" ขณะนี้นักวิจัยมีหลักฐานการทำงานที่แสดงว่า ARHGAP11B ทำให้เกิดการขยายตัวของไพรเมตนีโอคอร์เท็กซ์ สมองของตัวอ่อนมาร์โมเซ็ตทั่วไปอายุ 101 วัน (50 วันก่อนวันเกิดปกติ) ได้รับในญี่ปุ่นและส่งออกไปยัง MPI-CBG ในเดรสเดนเพื่อการวิเคราะห์โดยละเอียด Michael Heide อธิบายว่า: "เราพบว่า neocortex ของสมอง marmoset ทั่วไปขยายใหญ่ขึ้นและพื้นผิวของสมองพับ แผ่นเปลือกนอกของมันยังหนากว่าปกติ นอกจากนี้ เราสามารถเห็นจำนวนที่เพิ่มขึ้นของต้นกำเนิด glia ฐานรัศมีในเขต subventricular ด้านนอก และเซลล์ประสาทชั้นบนเพิ่มจำนวนขึ้น ซึ่งเป็นประเภทเซลล์ประสาทที่เพิ่มขึ้นในวิวัฒนาการของไพรเมต" ขณะนี้นักวิจัยมีหลักฐานการทำงานที่แสดงว่า ARHGAP11B ทำให้เกิดการขยายตัวของไพรเมตนีโอคอร์เท็กซ์ เราพบว่านีโอคอร์เท็กซ์ของสมองมาร์โมเสตทั่วไปขยายใหญ่ขึ้นและผิวสมองพับ แผ่นเปลือกนอกของมันก็หนากว่าปกติเช่นกัน นอกจากนี้ เราสามารถเห็นจำนวนต้นกำเนิด glia ฐานรัศมีที่เพิ่มขึ้นในเขต subventricular ด้านนอกและจำนวนของเซลล์ประสาทชั้นบนที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นประเภทของเซลล์ประสาทที่เพิ่มขึ้นในวิวัฒนาการของไพรเมต นีโอคอร์เท็กซ์ เราพบว่านีโอคอร์เท็กซ์ของสมองมาร์โมเสตทั่วไปขยายใหญ่ขึ้นและผิวสมองพับ แผ่นเปลือกนอกของมันก็หนากว่าปกติเช่นกัน นอกจากนี้ เราสามารถเห็นจำนวนต้นกำเนิด glia ฐานรัศมีที่เพิ่มขึ้นในเขต subventricular ด้านนอกและเพิ่มจำนวนของเซลล์ประสาทชั้นบนซึ่งเป็นประเภทเซลล์ประสาทที่เพิ่มในวิวัฒนาการของไพรเมต นีโอคอร์เท็กซ์