研究人员发现，与尼安德特人的干细胞相比，现代人类发育中的大脑干细胞分裂时间更长，在将染色体分配给子细胞时出错更少。

尼安德特人是现代人类的近亲。因此，与它们进行比较可以提供令人着迷的洞见，让我们了解是什么让当今的人类与众不同，例如大脑的发育。大脑皮层是大脑外层最大的部分，是哺乳动物独有的，对许多认知能力至关重要。在尼安德特人和现代人的物种进化过程中，它急剧扩张，导致尼安德特人和现代人的大脑大小相似。然而，几乎没有人知道现代人和尼安德特人的大脑在发育和功能方面有何不同。

来自德累斯顿马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所(MPI-CBG)和莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所(MPI-EVA)的研究人员现在发现，现代人类的神经干细胞——发育中的新皮层神经元来源的细胞——比尼安德特人花更多的时间准备染色体分裂。与尼安德特人或黑猩猩相比，这导致现代人染色体分布到子细胞的错误更少，并可能对大脑的发育和功能产生影响。这项研究显示了现代人和尼安德特人大脑发育的细胞差异。

在现代人的祖先从他们的亚洲亲戚尼安德特人和丹尼索瓦人的祖先中分离出来之后，大约有100种氨基酸(细胞和组织中蛋白质的组成部分)在现代人中发生了变化，并扩散到几乎所有的现代人。这些变化的生物学意义在很大程度上是未知的。然而，其中六种氨基酸变化发生在三种蛋白质中，这些蛋白质在染色体(遗传信息的载体)在细胞分裂过程中向两个子细胞分布方面发挥着关键作用。

现代人类变异对大脑发育的影响

为了研究这六种变化对大脑新皮层发育的意义，科学家们首先在老鼠身上引入了现代人类的变体。老鼠和尼安德特人在这六个氨基酸位置上是相同的，所以这些变化使它们成为发育中的现代人类大脑的模型。该研究的主要作者Felipe Mora-Bermúdez描述了这一发现:“我们发现，其中两种蛋白质中的三种现代人类氨基酸导致了更长的中期，在这个阶段，染色体为细胞分裂做好准备，这导致当染色体分布到神经干细胞的子细胞时，错误更少，就像在现代人类中一样。”为了验证尼安德特人的氨基酸是否会产生相反的效果，研究人员随后将原始氨基酸引入人类大脑类器官——可以在实验室的细胞培养皿中从人类干细胞中培养出的微型类器官结构，模仿早期人类大脑发育的方方面面。“在这种情况下，中期变短了，我们发现了更多的染色体分布错误。”据Mora-Bermúdez报道，这表明，与尼安德特人和黑猩猩相比，现代人类的KIF18a和KNL1蛋白质中的三种氨基酸变化导致了现代人类染色体分布错误的减少。他补充说，“染色体数量上的错误通常对细胞来说不是一个好主意，就像在三染色体和癌症等疾病中可以看到的那样。”

“我们的研究表明，现代人类大脑进化和功能的某些方面可能与大脑大小无关，因为尼安德特人和现代人的大脑大小相似。研究结果还表明，尼安德特人的大脑功能可能比现代人更容易受到染色体错误的影响，”共同指导这项研究的维兰德·赫特纳总结道。Svante Pääbo也共同指导了这项研究，他补充说，“需要进行未来的研究来调查错误率的降低是否会影响现代人类与大脑功能相关的特征。”