Un seul gène peut avoir ouvert la voie à la montée de l'intelligence humaine en augmentant considérablement le nombre de cellules cérébrales trouvées dans une région clé du cerveau.
Ce gène semble être uniquement humain: On le trouve chez les humains modernes, les Néandertaliens et une autre branche des humains éteints appelé hominidé de denisova, mais pas chez les chimpanzés.
En permettant à la région du cerveau appelée néocortex contenir beaucoup plus de neurones, le minuscule extrait de l’ADN peut avoir jeté les bases pour le cerveau humain expansion massive de l '.
"Il est tellement cool que l’un petit gène seul peut suffire à affecter le phénotype des cellules souches, qui ont le plus contribué à l'expansion du néocortex», a déclaré l’auteur principal étude Marta Florio, candidat au doctorat en biologie et en génétique moléculaire et cellulaire à l'Institut Max Planck de biologie cellulaire moléculaire et de génétique à Dresde, en Allemagne. Pourtant, il est probable que ce gène est juste un des nombreux changements génétiques qui rendent la cognition humaine particulière, Florio dit.
Un cerveau en expansion
L'évolution des singes primitifs à l’homme avec la langue et la culture complexe a pris des millions d'années. Certains 3,8 millions il y a, Australopithecus afarensis , l'espèce caractérisés par l'emblématique début fossile ancêtre humain Lucy, avait un cerveau qui était de moins de 30 pouces cubes (500 centimètres cubes) de volume, soit environ un tiers de la taille du cerveau humain moderne. En il y a environ 1,8 millions d'années, Homo erectus était équipé d'un cerveau qui était à peu près deux fois plus grande que celle de l’australopithèque. H. erectus a également montré des preuves de l’outil et l’utilisation du feu et des groupes sociaux plus complexes.
Une fois anatomiquement les humains modernes, et leurs cousins perdus les Néandertaliens et hominidé de denisova, sont arrivés sur la scène, le cerveau avait étendu à environ 85 pouces cubes (1,4 litres) en volume. La plupart de cette croissance a eu lieu dans une région du cerveau appelée néocortex.
"Le néocortex est si intéressant parce que ce siège de capacités cognitives, qui, en quelque sorte, nous rendent humains - comme la langue et la pensée logique," Florio dit Live Science.
Le néocortex est si grand, car il est plein à craquer avec des neurones, ou cellules du cerveau. Mais quels changements génétiques dans cette explosion marqué le début de neurones?
Un seul gène
Pour comprendre cette question, Florio, avec son directeur de thèse, le Dr Wieland Huttner, neurobiologiste également à l'Institut Max Planck, étudiaient un type de cellules progénitrices neurales, une cellule souche qui divise et forme alors les cellules du cerveau au cours du développement embryonnaire. Chez les souris, ces cellules se divisent une fois, et ensuite faire des neurones. Mais, chez les humains, les mêmes types de cellules se divisent à plusieurs reprises, avant de former un grand nombre de neurones.
Florio isolé ce pool de cellules, et a ensuite analysé les gènes qui ont été activés chez les souris et les humains à un stade de développement du cerveau de pointe. (Les chercheurs ont étudié ce processus dans les deux fœtus humains gestation de 13 semaines dont le tissu avait été donné par les femmes après un avortement et chez la souris à 14 jours de gestation.)
Les chercheurs ont découvert qu'un gène particulier, appelé ARHGAP11B, a été allumé et très active dans les cellules progénitrices neurales humaines, mais n'a pas été présent à tous dans des cellules de souris. Ce petit extrait de l'ADN, à seulement 804 lettres, ou bases, long, faisait autrefois partie d'un gène beaucoup plus longtemps, mais en quelque sorte ce fragment a été dupliqué et le fragment dupliqué a été inséré dans le génome humain.
Ensuite, l'équipe insérée et exprimée (allumé) cet ADN extrait dans le cerveau des souris. Bien que les souris aient normalement un minuscule néocortex lisse, les souris avec l'insertion du gène a augmenté ce qui ressemblait à de plus grandes neocortices; ces régions du cerveau amped-up contenaient des charges de neurones et certains ont même commencé à former les plis caractéristiques, ou circonvolutions, trouvés dans le cerveau humain, une géométrie qui emballe beaucoup de tissu cérébral dense dans une petite quantité d'espace. (Les chercheurs ne vérifient si les souris effectivement devenu plus intelligent, bien que ce soit une avenue potentielle de la recherche future, Florio a dit).
gène unique
Construire sur le travail passé par Evan Eichler et ses collègues de l'Université de Washington, l'équipe a également examiné les génomes de plusieurs autres espèces, et a confirmé que les Néandertaliens et hominidé de denisova avaient ce gène, mais les chimpanzés et les souris ne le font pas.
Cela suggère que le gène est apparu peu de temps après les humains clivés des chimpanzés, et qu'il a ouvert la voie à la rapide expansion du cerveau humain.
Pourtant, ce changement génétique est peu probable pour expliquer pleinement intelligence humaine, Huttner dit. Les humains et les Néandertaliens avaient de gros cerveaux, mais l'intelligence humaine unique peut avoir plus à voir avec la façon dont les cellules du cerveau forment et élaguer les réseaux neuronaux au fil du temps, dit-il.
Bien que le gène crée beaucoup plus de neurones pour travailler avec, «comment les neurones câbler pour nous permettre de voler vers la lune, mais pas l’homme de Neandertal, qui est plus susceptible d'être une fonction des gènes exprimés dans les neurones» , par opposition aux gènes exprimé dans les cellules progénitrices, Huttner dit
Le gène a été décrit aujourd'hui (26 février) dans la revue Sciences.
