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Menschliches Gen lässt Affenhirne größer wachsen

29.06.2020
Anhand von Experimenten haben deutsche und japanische Wissenschaftler ein menschenspezifisches Gehirngrößen-Gen Weißbüschelaffen-Embryonen injiziert und in der Folge damit auch bei den Tieren einen größeren Neokortex hervorgerufen.

„Die Vergrößerung des menschlichen Gehirns, insbesondere des Neokortex, während der Evolution steht in engem Zusammenhang mit unseren kognitiven Fähigkeiten wie Denken und Sprechen“, erläutern die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen um CCC vom Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden gemeinsam mit Kollegen des japanischen Zentralinstituts für Versuchstiere (CIEA) in Kawasaki und der Keio-Universität in Tokio aktuell im Fachjournal „Science“ (DOI: 10.1126/science.abb2401).

Konkret untersuchten sie schon seit längerem ein Gen mit der Bezeichnung „ARHGAP11B“, das nur bei uns Menschen vorkommt und das die vermehrte Bildung von Hirnstammzellen veranlasst – eine Voraussetzung für ein größeres Gehirn.

In ihren Experimenten konnten die Forscher nun aufzeigen, dass dieses Gen auch im Weißbüschelaffen, wenn es in physiologischen Mengen gebildet wird, einen vergrößerten Neokortex hervorruft und schlussfolgern: „Dies legt die Vermutung nahe, dass ARHGAP11B die Vergrößerung des Neokortex während der menschlichen Evolution tatsächlich verursacht haben könnte.“

Eine Frage von zentraler Bedeutung war also, ob dieses nur beim Menschen vorkommende Gen ARHGAP11B auch bei nichtmenschlichen Primaten einen vergrößerten Neokortex verursachen würde. Um dies zu untersuchen, erzeugte das internationale Team transgene Weißbüschelaffen, die nun das menschenspezifische Gen ARHGAP11B im sich entwickelnden Neokortex exprimierten.

Japan hat ähnlich hohe ethische Standards und Vorschriften hinsichtlich Tierversuche und Tierschutz wie Deutschland. Deshalb wurden Die Gehirne von 101 Tage alten Föten des Weißbüschelaffen (50 Tage vor dem normalen Geburtsdatum) in Japan entnommen und zur detaillierten Analyse an das MPI in Dresden exportiert.

Bei den Untersuchungen stellten die Wissenschaftler nun tatsächlich fest, „dass der Neokortex des Gehirns der Weißbüschelaffen vergrößert und die Hirnoberfläche gefaltet war. Auch die sogenannte Kortikalplatte war dicker als normal.“ Darüber hinaus fanden die Forscher „eine höhere Anzahl bestimmter Vorläuferzellen, der basalen radialen Gliazellen, in der äußeren subventrikulären Zone, sowie eine höhere Anzahl von Neuronen in den oberen Schichten der Großhirnrinde. Diese treten charakteristischerweise in der Primatenevolution vermehrt auf.“

Auf diese Weise hatten die Wissenschaftler erstmals funktionelle Beweise dafür, dass ARHGAP11B eine Vergrößerung des Neokortex bei Primaten hervorrufen kann.

Zu ethischen Überlegungen führt Wieland Huttner aus: „Wir haben unsere Analysen ganz bewusst auf die Föten von Weißbüschelaffen beschränkt, weil wir erwartet haben, dass dieses menschenspezifische Gen die Entwicklung des Neokortex im Weißbüschelaffen beeinflussen würde. Angesichts möglicher unvorhersehbarer Konsequenzen hinsichtlich der Hirnfunktion nach der Geburt hielten wir es deshalb für geboten – und aus ethischer Sicht für zwingend erforderlich –, zunächst die Auswirkungen von ARHGAP11B auf die Entwicklung des fötalen Neokortex des Weißbüschelaffen zu untersuchen.“

Diese Ergebnisse, so die Forscher, deuten darauf hin, dass das ARHGAP11B-Gen im Laufe der menschlichen Evolution tatsächlich eine Vergrößerung unseres Neokortex verursacht und damit zur Entwicklung der menschlichen Intelligenz beigetragen haben könnte.

Quelle: grenzwissenschaft-aktuell.de vom 26.06.2020