今日《科學》:只要一個基因變異,就讓現代人的大腦與眾不同?
在進化的歷史長河中,包括尼安德特人和丹尼索瓦人在內,許多人類近親都滅絕了,只留下我們依舊生活繁衍在這個世界上。這究竟只是單純的幸運,抑或我們有著什麼得天獨厚的優勢?今日,《科學》雜誌上發表的一篇論文,指出原因可能在於我們大腦裡的一些基因變異。
在這項研究中,加州大學聖地亞哥分校(UCSD)的科學家們分析了來自現代人與尼安德特人以及丹尼索瓦人的基因組,找到了61個不同的基因。其中,一個叫做NOVA1的基因吸引了他們的注意——這是一個主要的基因調節子,能影響大腦發育過程中其他基因的剪接。
在NOVA1基因上的變異,會讓我們與其他人類近親的大腦出現不一樣的地方嗎?為了回答這個問題,研究人員們使用CRISPR基因編輯技術,對現代人類的干細胞進行了編輯,引入了尼安德特人NOVA1基因中的變異。隨後,這些幹細胞進一步發育成了大腦的類器官。它雖然不像真的大腦那樣具有功能,但足以成為一個研究大腦的模型。
“類尼安德特人”的大腦類器官(左),外形與現代人類的大腦類器官(右)不同(Credit:UC San Diego Health Sciences)
有意思的是,僅僅是一個基因的變異,就足以讓“類尼安德特人”的大腦類器官,和現代人類的大腦類器官產生差異,甚至僅從外觀就能看出區別。
而進一步研究則發現,兩者形成突觸的方式也不一樣,甚至突觸處的蛋白也各有不同。研究還發現,在“類尼安德特人”的大腦類器官發育過程中,電脈衝信號存在不同步的現象。
研究示意圖
“看到僅僅單鹼基對的變異,就能改變人類大腦編碼的方式,這非常令人著迷,”本研究的負責人Alysson R。Muotri教授說道,“我們不知道在進化的過程中,這個改變如何出現,以及何時出現。但它看起來很重要,也可以解釋我們現代人的一些社會行為、語言、適應性、創造力、以及使用科技的能力等。”
該研究負責人Alysson Muotri教授(Credit:UC San Diego Health Sciences)
未來,研究人員們計劃對剩下60個基因做進一步的分析。也許在其中,還蘊藏著其他讓我們成為現代人類的秘密。