人類與類人猿雖然是近親，腦部發展卻大有差異。近日，一項新研究首次發現，大腦原來有一個「開關」，不僅令人類的大腦比黑猩猩及大猩猩更大，其神經元數量更高出牠們 3 倍。
研究由英國醫學研究委員會（MRC）分子生物學實驗室研究人員負責，他們發現大腦內有一關鍵分子開關（Molecular switch），可以令猿類類大腦（Brain organoid）變得更像人類類大腦，反之亦然。而他們用作研究的類大腦，是由人類、大猩猩及黑猩猩的幹細胞培育而成，以模擬生物早期的大腦發育。與真腦的情況類似，培植出來的人類類大腦，比其他猿類的要大得多。
來自 MRC 細胞生物學部的研究組長 Madeline Lancaster 說：「研究為人類與類人猿近親腦部發展的相異之處，提供了一些初步見解。當中最顯著的差異，就是人腦長得極大。」
在大腦發展的早期，幹細胞「神經祖細胞」（Neural progenitor）會產生出神經元，它們最初呈圓柱狀，並分裂成形狀相同的子細胞（Daughter cell）。在此階段，神經祖細胞繁殖的次數愈多，往後出現的神經元就愈多。隨著細胞成熟及繁殖減慢，形狀會逐漸變為圓錐形，像拉長的雪糕筒。
研究人員發現，大猩猩及黑猩猩的神經祖細胞形狀轉變過程大約需要 5 天；人類則需時約 7 天。期間，人類祖細胞保持圓柱狀的時間比其他猿類長，分裂的頻率亦更高，從而產生出更多細胞。此速度差異，意味著人類細胞繁殖神經元的時間較長，這或是其神經元數量比猿類高出 3 倍的主因。
為找出導致差異的遺傳機制，研究人員比較了人類及類人猿類大腦的基因表現（Gene expression），最終發現差異在於 ZEB2 基因，該基因在大猩猩類大腦的啟動時間比人類早。為測試 ZEB2 對大猩猩祖細胞的作用，研究人員嘗試延遲啟動該基因。此舉減慢了祖細胞的成熟過程，使大猩猩的大腦發展與人類更相似，即變慢及變大。相反，若在人類祖細胞中更早啟動 ZEB2 基因，則會促進類大腦的轉化過程，最終發展趨向猿類大腦。
研究人員強調，類大腦只是模型，不能完全複製真大腦，尤其是成熟的大腦功能。但就人類進化的基本問題，這些組織可以為科學家提供嶄新角度，以觀察大腦發育的關鍵階段。
原文出處 CUP