The size of the human brain expande

The size of the human brain expanded dramatically during the course of evolution, imparting us with unique capabilities to use abstract language and do complex math. But how did the human brain get larger than that of our closest living relative, the chimpanzee, if almost all of our genes are the same?

Duke scientists have shown that it's possible to pick out key changes in the genetic code between chimpanzees and humans and then visualize their respective contributions to early brain development by using mouse embryos.

The team found that humans are equipped with tiny differences in a particular regulator of gene activity, dubbed HARE5, that when introduced into a mouse embryo, led to a 12% bigger brain than in the embryos treated with the HARE5 sequence from chimpanzees.

The findings, appearing online Feb. 19, 2015, in Current Biology, may lend insight into not only what makes the human brain special but also why people get some diseases, such as autism and Alzheimer's disease, whereas chimpanzees don't.

"I think we've just scratched the surface, in terms of what we can gain from this sort of study," said Debra Silver, an assistant professor of molecular genetics and microbiology in the Duke University Medical School. "There are some other really compelling candidates that we found that may also lead us to a better understanding of the uniqueness of the human brain."

Every genome contains many thousands of short bits of DNA called 'enhancers,' whose role is to control the activity of genes. Some of these are unique to humans. Some are active in specific tissues. But none of the human-specific enhancers previously had been shown to influence brain anatomy directly.

In the new study, researchers mined databases of genomic data from humans and chimpanzees, to find enhancers expressed primarily in the brain tissue and early in development. They prioritized enhancers that differed markedly between the two species.

The group's initial screen turned up 106 candidates, six of them near genes that are believed to be involved in brain development. The group named these 'human-accelerated regulatory enhancers,' HARE1 through HARE6.

The strongest candidate was HARE5 for its chromosomal location near a gene called Frizzled 8, which is part of a well-known molecular pathway implicated in brain development and disease. The group decided to focus on HARE5 and then showed that it was likely to be an enhancer for Frizzled8 because the two DNA sequences made physical contact in brain tissue.

The human HARE5 and the chimpanzee HARE5 sequences differ by only 16 letters in their genetic code. Yet, in mouse embryos the researchers found that the human enhancer was active earlier in development and more active in general than the chimpanzee enhancer.

"What's really exciting about this was that the activity differences were detected at a critical time in brain development: when neural progenitor cells are proliferating and expanding in number, just prior to producing neurons," Silver said.

The researchers found that in the mouse embryos equipped with Frizzled8 under control of human HARE5, progenitor cells destined to become neurons proliferated faster compared with the chimp HARE5 mice, ultimately leading to more neurons.

As the mouse embryos neared the end of gestation, their brain size differences became noticeable to the naked eye. Graduate student Lomax Boyd started dissecting the brains and looking at them under a microscope.

"After he started taking pictures, we took a ruler to the monitor. Although we were blind to what the genotype was, we started noticing a trend," Silver said.

All told, human HARE5 mice had brains 12% larger in area compared with chimpanzee HARE5 mice. The neocortex, involved in higher-level function such as language and reasoning, was the region of the brain affected.

Producing a short list of strong candidates was in itself a feat, accomplished by applying the right filters to analysis of human and chimpanzee genomes, said co-author Gregory Wray, professor of biology and director of the Duke Center for Genomic and Computational Biology.

"Many others have tried this and failed," Wray said. "We've known other people who have looked at genes involved in brain size evolution, tested them out and done the same kinds of experiments we've done and come up dry."

The Duke team plans to study the human HARE5 and chimp HARE5 mice into adulthood, for possible differences in brain structure and behavior. The group also hopes to explore the role of the other HARE sequences in brain development.

"What we found is a piece of the genetic basis for why we have a bigger brain," Wray said. "It really shows in sharp relief just how complicated those changes must have been. This is probably only one piece -- a little piece."

The work was supported by a research incubator grant from the Duke Institute for Brain Sciences, the National Institutes of Health (R01NS083897), and National Science Foundation (HOMIND BCS-08-27552).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ขนาดของสมองมนุษย์ขยายอย่างมากในระหว่างการวิวัฒนาการ imparting เรา มีความสามารถเฉพาะการใช้ภาษานามธรรม และการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน แต่วิธีได้สมองมนุษย์ได้รับมากกว่าที่เราสุดชีวิตญาติ ลิงชิมแปนซี ยีนของเราเกือบทั้งหมดจะเหมือนกันหรือไม่นักวิทยาศาสตร์ดุ๊กได้แสดงว่า คุณจะสามารถเลือกการเปลี่ยนแปลงในรหัสพันธุกรรมระหว่างมนุษย์และ chimpanzees คีย์ และจากนั้น เห็นภาพผลงานของพวกเขาเกี่ยวข้องพัฒนาสมองก่อน โดยใช้เมาส์โคลนทีมงานพบว่า มนุษย์เพียบพร้อม ด้วยความแตกต่างเล็ก ๆ ในควบคุมเฉพาะกิจกรรมยีน พากย์ HARE5 ที่เมื่อนำเข้าสู่เอ็มบริโอเมาส์ นำไป 12% ใหญ่กว่า สมองมากกว่าในโคลนที่รับ HARE5 ลำดับจาก chimpanzeesค้นพบ ปรากฏ ออนไลน์ 19 ก.พ. 2015 ชีววิทยาปัจจุบัน อาจยืมเป็นไม่เพียงแต่สิ่งที่ทำให้สมองมนุษย์ที่พิเศษ แต่ทำไมคนที่ได้รับโรคบางอย่าง โรคออทิซึมและโรคอัลไซเมอร์ ในขณะที่ chimpanzees ไม่"ผมคิดว่า เราได้เพียงแค่มีรอยขีดข่วนพื้นผิว ในสิ่งที่เราสามารถได้รับจากผลการศึกษา กล่าวว่า เดวิดซิลเวอร์ ผู้ช่วยศาสตราจารย์การอณูพันธุศาสตร์และจุลชีววิทยาในโรงเรียนแพทย์ของมหาวิทยาลัยดุ๊ก "มีบางจริง ๆ น่าสนใจผู้อื่นที่เราพบที่อาจยังนำเราไปสู่ความเข้าใจของของสมองมนุษย์"ทุก ๆ กลุ่มประกอบด้วยหลายพันคนของดีเอ็นเอที่เรียกว่า 'เพิ่ม จะควบคุมกิจกรรมของยีนที่มีบทบาทสั้น ๆ เหล่านี้เป็นลักษณะเฉพาะของมนุษย์ บางส่วนอยู่ในเนื้อเยื่อเฉพาะ แต่เพิ่มเฉพาะบุคคลไม่มีก่อนหน้านี้ได้รับการแสดงจะมีผลต่อสมองกายวิภาคศาสตร์โดยตรงในการศึกษาใหม่ นักวิจัยขุดฐานข้อมูล genomic จากมนุษย์และ chimpanzees หาเพิ่มแสดงหลัก ในเนื้อเยื่อสมอง และ ในช่วงการพัฒนา พวกเขาจัดลำดับความสำคัญเพิ่มที่แตกต่างอย่างเด่นชัดระหว่างสองสายพันธุ์เปิดหน้าจอเริ่มต้นของกลุ่มค่าสมัคร 106 หกของพวกเขาใกล้ยีนที่เชื่อว่าการมีส่วนร่วมในการพัฒนาสมอง กลุ่มชื่อนี้ 'มนุษย์เร่งกำกับดูแลเพิ่ม HARE1 ผ่าน HARE6ผู้แข็งแกร่งมี HARE5 ดีของโครโมโซมใกล้ยีนที่เรียกว่า Frizzled 8 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการรู้จักทางเดินโมเลกุลเกี่ยวข้องในการพัฒนาสมองและโรค กลุ่มตัดสินใจที่จะเน้น HARE5 แล้ว พบว่า มีแนวโน้มที่จะมีเพิ่มสำหรับ Frizzled8 เพราะลำดับดีเอ็นเอสองทำติดต่อทางกายภาพในเนื้อเยื่อสมองHARE5 มนุษย์และลำดับ HARE5 ลิงชิมแปนซีที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะ 16 ตัวอักษรในรหัสพันธุกรรมของพวกเขา ยัง ในเมาส์โคลน นักวิจัยพบว่า เพิ่มที่มนุษย์ถูกใช้งานอยู่ก่อนหน้านี้ในการพัฒนา และใช้งานมากโดยทั่วไปกว่า enhancer ลิงชิมแปนซี"คืออะไรน่าตื่นเต้นจริง ๆ เกี่ยวกับเรื่องนี้ได้ว่า ความแตกต่างของกิจกรรมพบครั้งสำคัญในการพัฒนาสมอง: เมื่อเซลล์ประสาท progenitor proliferating และขยายจำนวน ก่อนผลิต neurons, " ซิลเวอร์ว่านักวิจัยพบว่า ในโคลนเมาส์พร้อม Frizzled8 ภายใต้การควบคุมของมนุษย์ HARE5, progenitor proliferated กำหนดเป็น neurons เซลล์ได้เร็วขึ้นเมื่อเทียบกับชิมแปนซี HARE5 หนู ในที่สุด นำไปเพิ่มเติม neuronsเป็นโคลนเมาส์ neared ท้ายของครรภ์ ความแตกต่างของขนาดสมองของพวกเขากลายเป็นชัดตาเปล่า นักศึกษาบัณฑิตศึกษา Lomax Boyd เริ่ม dissecting สมอง และมองพวกเขาภายใต้กล้องจุลทรรศน์"หลังจากที่เขาเริ่มต้นการถ่ายภาพ เราเอาไม้บรรทัดไปยังหน้าจอ เงินกล่าวว่า แม้ว่าเราได้คนตาบอดกับลักษณะทางพันธุกรรมถูก เราเริ่มสังเกตเห็นแนวโน้มทั้งหมด told หนู HARE5 มนุษย์ได้สมองใหญ่ 12% ในพื้นที่เปรียบเทียบกับลิงชิมแปนซี HARE5 หนู Neocortex เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันสูงกว่าเช่นภาษาและการใช้เหตุผล มีพื้นที่ของสมองที่ได้รับผลกระทบผลิตรายการสั้น ๆ ของผู้ที่แข็งแกร่งอยู่ในตัวเองความสำเร็จอย่างหนึ่ง โดยใช้ตัวกรองที่เหมาะสมกับการวิเคราะห์ของมนุษย์และลิงชิมแปนซี genomes กล่าวว่า ผู้เขียนร่วม Wray เกรกอรี ศาสตราจารย์ของชีววิทยาและผู้อำนวยการศูนย์ดยุ Genomic และชีววิทยาเชิงคำนวณ"อื่น ๆ อีกมากมายได้พยายามนี้ และล้มเหลว Wray กล่าว "เราได้รู้จักคนอื่นที่มียีนที่เกี่ยวข้องกับวิวัฒนาการของขนาดสมองมอง ทดสอบพวกเขาออก และทำชนิดเดียวกันกับการทดลองเราได้ทำ และมาแห้ง"ทีมดยุแผนศึกษา HARE5 มนุษย์และชิมแปนซี HARE5 หนูเป็นวุฒิ สำหรับความแตกต่างได้ในโครงสร้างของสมองและพฤติกรรม กลุ่มยังหวังการสำรวจบทบาทอื่น ๆ กระต่ายลำดับในการพัฒนาสมอง"สิ่งที่เราพบเป็นพื้นฐานพันธุกรรมทำไมเรามีสมองใหญ่กว่า Wray กล่าว "มันจริง ๆ แสดงในคมบรรเทาเพียงวิธีการที่ซับซ้อนต้องมีการ อยู่คงเดียวชิ้น - ชิ้นส่วนน้อย"งานที่ได้รับการสนับสนุน โดยเงินช่วยเหลือการบ่มเพาะวิสาหกิจวิจัยจาก สถาบันวิทยาศาสตร์สมองดุ๊ค สถาบันแห่งชาติเพื่อสุขภาพ (R01NS083897), และมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (HOMIND BCS 08 27552)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ขนาดของสมองของมนุษย์ขยายตัวขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงของการวิวัฒนาการการให้เรามีความสามารถที่ไม่ซ้ำกันในการใช้ภาษานามธรรมและทำคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน แต่วิธีการที่สมองของมนุษย์ได้รับขนาดใหญ่กว่าของญาติอยู่ใกล้เคียงที่สุดของเราลิงชิมแปนซีถ้าเกือบทั้งหมดของยีนของเราจะเหมือนกันหรือไม่นักวิทยาศาสตร์ดุ๊กได้แสดงให้เห็นว่ามันเป็นไปได้ที่จะเลือกออกการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในรหัสพันธุกรรมระหว่างลิงชิมแปนซีและมนุษย์และแล้วเห็นภาพผลงานของตนให้กับการพัฒนาสมองในช่วงต้นโดยใช้ตัวอ่อนเมาส์. ทีมงานพบว่ามนุษย์มีการติดตั้งมีความแตกต่างเล็ก ๆ ในองค์กรกำกับดูแลโดยเฉพาะอย่างยิ่งของกิจกรรมยีนขนานนาม HARE5 ว่าเมื่อนำเข้าสู่ตัวอ่อนเมาส์นำไปสู่ ​​12% ของสมองที่ใหญ่กว่า กว่าในตัวอ่อนรับการรักษาด้วยลำดับ HARE5 จากลิงชิมแปนซี. ผลการวิจัยปรากฏออนไลน์ 19 กุมภาพันธ์ 2015 ในชีววิทยาปัจจุบันอาจให้ยืมลึกเข้าไปในที่ไม่เพียง แต่สิ่งที่ทำให้สมองของมนุษย์เป็นพิเศษ แต่ยังว่าทำไมผู้คนได้รับโรคบางอย่างเช่นออทิสติก และโรคอัลไซเมในขณะที่ลิงชิมแปนซีไม่. "ผมคิดว่าเราได้มีรอยขีดข่วนเพียงพื้นผิวในแง่ของสิ่งที่เราสามารถได้รับจากการเรียงลำดับของการศึกษาครั้งนี้" เดบร้าเงิน, ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลและจุลชีววิทยาในดยุคดังกล่าว โรงเรียนแพทย์มหาวิทยาลัย "มีบางอื่น ๆ ผู้สมัครที่น่าสนใจจริงๆที่เราพบว่านอกจากนี้ยังอาจนำเราไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นของเอกลักษณ์ของสมองของมนุษย์. คือ" จีโนมทุกคนมีหลายพันคนของบิตสั้น ๆ ของดีเอ็นเอที่เรียกว่า 'เพิ่ม' ที่มีบทบาทคือการควบคุม กิจกรรมของยีน บางส่วนของเหล่านี้จะไม่ซ้ำกันกับมนุษย์ บางคนมีการใช้งานที่เฉพาะเจาะจงในเนื้อเยื่อ แต่ไม่มีการเพิ่มของมนุษย์โดยเฉพาะก่อนหน้านี้ได้รับการแสดงที่จะมีอิทธิพลต่อลักษณะทางกายวิภาคของสมองโดยตรง. ในการศึกษาใหม่นักวิจัยขุดฐานข้อมูลจีโนมของข้อมูลจากมนุษย์และลิงชิมแปนซีที่จะหาเพิ่มการแสดงเป็นหลักในเนื้อเยื่อสมองและต้นในการพัฒนา พวกเขาจัดลำดับความสำคัญที่เพิ่มความโดดเด่นแตกต่างระหว่างสองเผ่าพันธุ์. หน้าจอเริ่มต้นของกลุ่มเปิดขึ้น 106 ผู้สมัครหกของพวกเขาอยู่ใกล้กับยีนที่มีความเชื่อว่าจะมีส่วนร่วมในการพัฒนาสมอง กลุ่มเหล่านี้ชื่อ 'มนุษย์เร่งเพิ่มการกำกับดูแล' HARE1 ผ่าน HARE6. ผู้สมัครที่แข็งแกร่งเป็น HARE5 สำหรับสถานที่ตั้งของโครโมโซมใกล้ยีนที่เรียกว่า Frizzled 8 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทางเดินโมเลกุลที่รู้จักกันดีมีส่วนเกี่ยวข้องในการพัฒนาสมองและโรค กลุ่มที่ตัดสินใจที่จะมุ่งเน้นไปที่ HARE5 แล้วแสดงให้เห็นว่ามันเป็นแนวโน้มที่จะเพิ่มสำหรับ Frizzled8 เพราะทั้งสองลำดับดีเอ็นเอทำให้การติดต่อทางกายภาพในเนื้อเยื่อสมอง. HARE5 มนุษย์และลิงชิมแปนซีลำดับ HARE5 แตกต่างกันโดยมีเพียง 16 ตัวอักษรในรหัสพันธุกรรมของพวกเขา แต่ในตัวอ่อนเมาส์นักวิจัยพบว่าเพิ่มมนุษย์ถูกใช้งานก่อนหน้านี้ในการพัฒนาและการใช้งานมากขึ้นโดยทั่วไปกว่าเพิ่มลิงชิมแปนซี. "มีอะไรน่าตื่นเต้นจริงๆเกี่ยวกับเรื่องนี้ก็คือความแตกต่างของกิจกรรมที่ได้รับการตรวจพบในเวลาที่สำคัญในการพัฒนาสมองเมื่อประสาท เซลล์ต้นกำเนิดจะ proliferating และการขยายตัวในจำนวนเพียงก่อนที่จะผลิตเซลล์ประสาท "ซิลเวอร์กล่าว. นักวิจัยพบว่าในตัวอ่อนเมาส์พร้อมกับ Frizzled8 ภายใต้การควบคุมของมนุษย์ HARE5, เซลล์ต้นกำเนิด destined เป็นเซลล์ประสาทแพร่กระจายได้เร็วขึ้นเมื่อเทียบกับลิงชิมแปนซีหนู HARE5 ในที่สุดนำไปสู่เซลล์ประสาทอื่น ๆ อีกมากมาย. ในฐานะที่เป็นตัวอ่อนเมาส์ใกล้จุดสิ้นสุดของการตั้งครรภ์ความแตกต่างขนาดสมองของพวกเขากลายเป็นที่เห็นได้ชัดเจนด้วยตาเปล่า นักศึกษาปริญญาโทโลแม็กซ์บอยด์เริ่มผ่าสมองและกำลังมองไปที่พวกเขาภายใต้กล้องจุลทรรศน์. "หลังจากที่เขาเริ่มต้นการถ่ายภาพเราเอาไม้บรรทัดไปยังจอภาพ. แม้ว่าเราตาบอดกับสิ่งที่จีโนไทป์เป็นเราเริ่มสังเกตเห็นแนวโน้ม" เงินกล่าวว่า . ทั้งหมดบอกว่าหนู HARE5 มนุษย์มีสมองที่ใหญ่กว่า 12% ในพื้นที่เมื่อเทียบกับลิงชิมแปนซีหนู HARE5 เทกซ์มีส่วนร่วมในการทำงานระดับสูงเช่นภาษาและการใช้เหตุผลเป็นภูมิภาคของสมองที่ได้รับผลกระทบ. ผลิตรายชื่อของผู้สมัครที่แข็งแกร่งในตัวเองมีความสามารถประสบความสำเร็จโดยใช้ตัวกรองที่เหมาะสมในการวิเคราะห์จีโนมของมนุษย์และลิงชิมแปนซี, กล่าวว่าผู้เขียนร่วมเกรกอรีเฟย์เรย์ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาและผู้อำนวยการศูนย์สำหรับดยุคจีโนมและการคำนวณชีววิทยา. "คนอื่น ๆ หลายคนได้พยายามและล้มเหลว" เฟย์เรย์กล่าวว่า "เราได้รู้จักคนอื่น ๆ ที่ได้ดูยีนที่เกี่ยวข้องกับวิวัฒนาการขนาดสมองทดสอบพวกเขาออกและทำชนิดเดียวกันของการทดลองที่เราเคยทำมาและแห้ง." ทีมดยุควางแผนที่จะศึกษา HARE5 มนุษย์และลิงชิมแปนซี HARE5 หนูเป็นผู้ใหญ่, ความแตกต่างที่เป็นไปได้ในโครงสร้างสมองและพฤติกรรม กลุ่มที่ยังหวังที่จะสำรวจบทบาทของลำดับ HARE อื่น ๆ ในการพัฒนาสมอง. "สิ่งที่เราพบเป็นชิ้นส่วนของพื้นฐานทางพันธุกรรมสำหรับเหตุผลที่เรามีขนาดใหญ่กว่าสมอง" เฟย์เรย์กล่าวว่า ". จริงๆมันแสดงให้เห็นในการบรรเทาความคมชัดเพียงวิธีการที่ซับซ้อนการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นจะต้องได้รับนี้น่าจะเป็นเพียงหนึ่งชิ้น - ชิ้นส่วนเล็ก ๆ น้อย ๆ ." งานที่ได้รับการสนับสนุนโดยให้ศูนย์บ่มเพาะวิจัยจากดยุคสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์สมองสถาบันแห่งชาติของ สุขภาพ (R01NS083897) และมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (HOMIND BCS-08-27552)

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ขนาดของสมองมนุษย์ขยายอย่างมากในระหว่างหลักสูตรของวิวัฒนาการ ให้เรา มีความสามารถเฉพาะการใช้ภาษานามธรรมและทำคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน แต่ทำไมสมองของมนุษย์ได้รับมีขนาดใหญ่กว่าของที่อาศัยอยู่ใกล้ของเราญาติ ลิงชิมแปนซี ถ้าเกือบทั้งหมดของยีนของเราเหมือนกัน

นักวิทยาศาสตร์ดุ๊กได้แสดงให้เห็นว่ามันเป็นไปได้ที่จะเลือกการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในรหัสทางพันธุกรรมระหว่างมนุษย์และลิงชิมแปนซีแล้วเห็นผลงานของตนเพื่อการพัฒนาสมองก่อน โดยการใช้ตัวเมาส์ .

ทีมงานพบว่ามนุษย์มีความแตกต่างเล็ก ๆในการควบคุมเฉพาะของกิจกรรมของยีน hare5 ขนานนาม ว่า เมื่อเข้าไปเป็น เมาส์เอ็มบริโอนำสมอง ร้อยละ 12 ที่ใหญ่กว่าในตัวอ่อนที่ได้รับลำดับ hare5 จากลิงชิมแปนซี

ผลปรากฏออนไลน์กุมภาพันธ์ 19 , 2015 , ชีววิทยาปัจจุบัน อาจให้ลึกลงไป ไม่เพียง แต่อะไรที่ทำให้สมองของมนุษย์พิเศษ แต่ทำไมคนถึงได้บางโรค เช่น ออทิสติก และโรค ในขณะที่ ลิงชิมแปนซีไม่

" ฉันคิดว่าเราเพียงแค่รอยขีดข่วนพื้นผิวในแง่ของสิ่งที่เราจะได้รับจากการจัดเรียงนี้ของการศึกษา กล่าวว่า เด็บบร้า เงิน , อาจารย์ผู้ช่วยของพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลและจุลชีววิทยาในโรงเรียนแพทย์ของมหาวิทยาลัย Duke " . มีบางอื่น ๆที่น่าสนใจจริงๆ ผู้สมัครที่เราพบว่า อาจนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นของเอกลักษณ์ของ "

สมองมนุษย์ทุกกลุ่มมีหลายพันบิตสั้น ๆของดีเอ็นเอที่เรียกว่า ' เพิ่ม ' ที่มีบทบาทในการควบคุมกิจกรรมของยีน บางส่วนของเหล่านี้จะไม่ซ้ำกันกับมนุษย์ บางคนจะอยู่ในเนื้อเยื่อที่เฉพาะเจาะจง แต่ไม่มีผู้ใดของมนุษย์เฉพาะ enhancers ก่อนหน้านี้ได้ถูกแสดงอิทธิพลกายวิภาคศาสตร์สมองโดยตรง

ในการศึกษาใหม่โดยนักวิจัยที่ขุดฐานข้อมูลของข้อมูลจีโนมของมนุษย์และลิงชิมแปนซีค้นหา enhancers แสดงหลักในเนื้อเยื่อสมอง และในช่วงต้นของการพัฒนา พวกเขาจัดลำดับความสำคัญที่แตกต่างกันอย่างเด่นชัดเพิ่มระหว่างสองสายพันธุ์

หน้าจอเริ่มต้นของกลุ่มเปิดขึ้น 106 คน หกของพวกเขาใกล้ยีนที่เชื่อว่าจะเกี่ยวข้องกับการพัฒนาสมอง กลุ่มชื่อนี้ ' มนุษย์เร่งบังคับ enhancers ' hare1 ผ่าน hare6 .

ผู้สมัครที่แข็งแกร่งที่สุดคือ hare5 ของโครโมโซมที่ใกล้ยีนที่เรียกว่า frizzled 8 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ ที่รู้จักกันดี โมเลกุลทางพาดพิงถึงในการพัฒนาสมองและโรค กลุ่มตัดสินใจที่จะมุ่งเน้นไปที่ hare5 แล้วพบว่ามันเป็นแนวโน้มที่จะเป็น Enhancer สำหรับ frizzled8 เพราะสองลำดับดีเอ็นเอติดต่อทางกายภาพในเนื้อเยื่อสมอง

การ hare5 มนุษย์และลิงชิมแปนซี hare5 ลำดับต่างกันเพียง 16 ตัวอักษรในรหัสทางพันธุกรรมของพวกเขา แต่ในตัวเมาส์ นักวิจัยพบว่า มนุษย์ที่ถูกใช้งานแล้วเพิ่มในการพัฒนาและใช้งานมากขึ้นในทั่วไปกว่าลิงชิมแปนซีเพิ่ม

" สิ่งที่น่าตื่นเต้นจริงๆเกี่ยวกับเรื่องนี้คือว่ากิจกรรมความแตกต่างที่ตรวจพบในเวลาที่สำคัญในการพัฒนาสมองเมื่อเซลล์ประสาทจะ proliferating ครอบครัวและขยายจำนวนก่อนการผลิตเซลล์ประสาท " ซิลเวอร์พูด

นักวิจัยพบว่าในเมาส์ตัวพร้อมกับ frizzled8 ภายใต้การควบคุมของ hare5 มนุษย์เซลล์ต้นกำเนิดชะตาที่จะกลายเป็นเซลล์ประสาทพัฒนาได้เร็วขึ้นเมื่อเทียบกับจ๋อ hare5 หนู ในที่สุดนำไปสู่เซลล์ประสาทมากกว่า

เป็นเมาส์ตัวอ่อน neared จุดสิ้นสุดของการตั้งครรภ์ , สมองขนาดความแตกต่างกลายเป็นที่เห็นได้ชัดด้วยตาเปล่า นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา โลแมกซ์ บอยด์ เริ่มผ่าสมองและดูพวกเขาภายใต้กล้องจุลทรรศน์ .

" หลังจากที่เขาเริ่มถ่ายรูป เราเอาไม้บรรทัดหน้าจอ ถึงแม้ว่าเราจะมองไม่เห็นว่าทางพันธุกรรมคือ เราเริ่มสังเกตเห็นแนวโน้ม " ซิลเวอร์พูด

ทุกคนบอกหนู hare5 มนุษย์มีมันสมองขนาดใหญ่ในพื้นที่ 12 % เมื่อเทียบกับลิงชิมแปนซี hare5 หนู สมองชั้นนอก ที่เกี่ยวข้องในการทำงานสูง เช่น ภาษาและเหตุผล เป็นเขตของสมองได้รับผลกระทบ .

ผลิตรายการสั้น ๆของผู้สมัครที่แข็งแกร่งอยู่ในตัวเพลงได้โดยการใช้ตัวกรองที่เหมาะสมกับการวิเคราะห์จีโนมมนุษย์และลิงชิมแปนซี กล่าวว่า ผู้เขียน เกรกอรี่ เวย์ศาสตราจารย์ชีววิทยาและผู้อำนวยการของดยุคแห่งศูนย์คอมพิวเตอร์และชีววิทยาจีโนม

" หลายคนได้พยายามและล้มเหลว " เรย์กล่าว เรารู้จักคนอื่น ๆ ที่ได้มองยีนที่เกี่ยวข้องกับวิวัฒนาการของขนาดสมอง ทดสอบพวกเขาออกและทำชนิดเดียวกันของการทดลองเราได้ทำและมาบริการ "

ทีมดยุคแผนการเรียน hare5 มนุษย์และชิมแปนซี hare5 หนูเข้าสู่วัยผู้ใหญ่ความแตกต่างที่เป็นไปได้ในโครงสร้างสมองและพฤติกรรม กลุ่มยังหวังที่จะศึกษาบทบาทของอื่น ๆกระต่ายลำดับในการพัฒนาสมอง

" สิ่งที่เราพบคือ ชิ้นส่วนของพื้นฐานทางพันธุกรรมสำหรับเหตุผลที่เรามีสมองที่ใหญ่กว่า " เรย์กล่าว มันแสดงให้เห็นในการบรรเทาคมซับซ้อนเพียงไร การเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นจะต้องได้รับ นี้อาจเป็นเพียงหนึ่งชิ้น . . . ชิ้นเล็ก ๆ

"งานได้รับการสนับสนุนโดยให้ศูนย์วิจัยจากสถาบันสมอง ดยุคแห่งวิทยาศาสตร์ สถาบันสุขภาพแห่งชาติ ( r01ns083897 ) และมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ( homind bcs-08-27552 )