本文最初发表于 2022 年 9 月 8 日。
科学家们一直想知道是什么让我们这个物种如此特别，一些人认为这归因于我们在发育过程中大脑的大小和密度的急剧增加。
然而，虽然几项研究表明人类的大脑大小与尼安德特人相似，但几乎没有研究表明我们产生的神经元数量与我们最近的表亲是否相似。直到现在。
根据《科学》杂志上的一项新研究，研究人员发现我们大脑中的一种蛋白质存在变异，这种变异可以增加我们大脑祖细胞的数量。这表明，在 13 万至 4 万年前，我们这个物种在发育过程中产生的神经元比尼安德特人多。这种在主要发生在新生皮层中的神经元增殖，使科学家们离理解我们的物种为何如此独特又近了一步。
蛋白质构建大脑
现代人类和尼安德特人的大脑大小相当，而且新皮层也非常相似，新皮层是大脑中负责感知、注意力、记忆等复杂功能的区域。但这种大小的相似是否意味着神经元产生的相似性仍然是个谜。
研究人员正在研究现代人类和尼安德特人大脑中蛋白质的变异，以解开这个谜团。
他们关注的是 TKTL1 蛋白，这种蛋白存在于现代人类和尼安德特人新皮层额叶中，其氨基酸序列仅有一个变异。具体来说，唯一的区别是 TKTL1 蛋白在现代人类序列的特定位置含有精氨酸，而在其尼安德特人序列的同一位置含有赖氨酸。
研究人员表示，即使是这种氨基酸序列的微小变异，也会导致现代人脑额叶中一种称为基底放射状胶质细胞的脑祖细胞数量显著增加。由于这些细胞负责产生新的神经元，它们的增加反过来会产生数量更多的神经元细胞。
蛋白质对比蛋白质
这些发现的第一个证据来自一个意想不到的来源。研究人员通过在一系列小鼠胚胎实验中，将 TKTL1 蛋白的两个版本引入胚胎小鼠大脑的额叶。然后，研究小组测量了小鼠新皮层中产生的基底放射状胶质祖细胞的数量，并注意到在使用含有现代人类蛋白质变体的胚胎中，这些细胞有所增加，从而产生更高数量的神经元。
为了进一步巩固这些发现，研究小组随后在人类脑类器官（由干细胞制成以模仿人脑的人工组织）上测试了这两种变体。他们使用这些组织，用尼安德特人变体取代了现代人类变体，以观察这种变化是否会影响人脑。
“我们发现，与现代人类型的 TKTL1 相比，使用尼安德特人类型的氨基酸时，产生的基底放射状胶质细胞更少，因此神经元也更少，”Max Planck 分子细胞生物学与遗传学研究所的研究员、该研究的作者 Anneline Pinson 在一份新闻稿中表示。“这表明，尽管我们不知道尼安德特人大脑有多少神经元，但我们可以假设，现代人类在大脑额叶（TKTL1 活性最高的地方）的神经元数量比尼安德特人多。”
这项研究扎实地揭示了现代人类大脑和尼安德特人大脑之间的一个重要区别。但研究团队表示，这项研究也具有更广泛的意义，可能表明是什么让我们这个物种如此独特。
“人们不禁猜测，这促进了与额叶相关的现代人类认知能力，”Max Planck 分子细胞生物学与遗传学研究所的另一位研究员、该研究的导师 Wieland Huttner 在新闻稿中总结道。
