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解开进化之谜?将人类基因植入后,科学家发现猴子的大脑更像人类了

2020-11-26 10:33 前瞻网   

 

解开进化之谜?将人类基因植入后,科学家发现猴子的大脑更像人类了

众所周知,人类是由古猿进化而来,因此和现今的猩猩、猴子等物种都具有亲戚关系。近日,在一项实验室实验中,科学家将一种人类基因植入了猴子的大脑。

专家们发现,这种被称为ARHGAP11B的基因的插入,导致了普通绒猴胎儿的新大脑皮层变大。

新大脑皮层是大脑深处的沟槽外层,参与推理、语言、意识思维和其他重要功能。

ARHGAP11B在人类中发现,但在非人类灵长类或其他哺乳动物中没有发现,它触发了猴子的脑干细胞形成更多的干细胞,扩大了大脑体积。

经过基因调整的狨猴大脑被发现可以模仿人类大脑中自然的突起和凹槽,分别被称为脑回和脑沟,这是人类增加神经元(神经细胞)表面积的进化特征。

这些实验让人想起《人猿星球》(Planet of The Apes)电影,在电影中,经过基因改造的灵长类动物向人类发起了一场战争。

研究人员共培育了7个绒猴胎儿,均在子宫内,并在妊娠102天通过剖宫产进行分析。

马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所(mpio - cbg)的研究作者迈克尔·海德(Michael Heide)说:“我们确实发现,普通绒猴大脑的新皮质变大,大脑表面折叠。”

“(我们还发现)上层神经元的数量增加了,这种神经元类型在灵长类动物进化过程中也增加了。”

人类的新大脑皮层大约是我们的近亲黑猩猩的三倍大。

在进化过程中,我们的大脑折叠成独特的褶皱外观,以适应有限的颅骨空间,同时新大脑皮层的表面积大大增加。

这只经过基因工程改造的狨猴宝宝年龄为101天,离正常的出生日期大约有50天。

这与绒猴通常的大脑形成了对比,绒猴的大脑比人类的更光滑,也更小。

据研究小组称,ARHGAP11B可能在人类进化过程中导致了新大脑皮层的扩张。该研究小组还包括来自川崎中央实验动物研究所(CIEA)和日本东京庆应义塾大学的专家。

包括Hideyuki Okano在内的日本研究人员率先开发了一项培育转基因非人类灵长类动物的技术。

Okano在日本Wako的理化脑科学中心的实验室是世界上第一个通过种系传递(GT)生产转基因狨猴的实验室。

GT是一种技术,胚胎干细胞构成哺乳动物的生殖细胞,并遗传给其后代。然而,GT在这个项目中没有使用,原因很简单,转基因绒猴胎儿不被允许出生。

“我们的分析局限于绒猴的胎儿,因为我们预计这种人类特有的基因的表达会影响绒猴的新大脑皮层的发育,”MPI-CBG的研究作者维兰德·赫特纳(Wieland Huttner)说。

“考虑到ARHGAP11B对胎儿大脑功能的潜在不可预见的影响,我们认为首先确定ARHGAP11B对胎儿绒猴新大脑皮层发育的影响是一个先决条件,而且从伦理的角度来看也是必须的。”

ARHGAP11B是大约500万年前普遍存在的基因ARHGAP11A的部分重复,沿着尼安德特人、丹尼索瓦人和现代人类的进化谱系出现的。

这项新研究发表在《科学》杂志上,继2015年MPI-CBG鉴定ARHGAP11B的工作之后。

研究人员分离出了不同的人类脑干细胞亚群,并确定了在哪种细胞类型中哪些基因是活跃的。当时对小鼠胚胎的测试表明,该基因对大脑发育有巨大影响。

当ARHGAP11B在小鼠体内表达到非生理上的高水平时,会导致新大脑皮层的扩张。注入该基因的胚胎的大脑区域变大,一些发育出皱纹表面,这是人类大脑的特征。

MPI-CBG研究的首席作者Marta Florio当时告诉《生活科学》说:“仅仅一个微小的基因就足以影响干细胞的表型,而这种表型对新大脑皮层的扩展贡献最大,这真是太酷了。”

然而,研究人员说,到目前为止,该基因与灵长类进化的相关性还不清楚。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4114RWL

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