《科學》雜志：尼安德特人基因可改變現代人腦類器官中的神經發育
時間：2025-12-10 02:42:26 來源：桑間濮上網 作者：時尚 閱讀：668次
《科學》雜志：尼安德特人基因可改變現代人腦類器官中的神經發育
（神秘的地球uux.cn報道）據EurekAlert!：用尼安德特人變體基因構建現代人腦類器官可以一窺該基因中的替代對我們物種演化的影響方式。用特定古老基因生長出腦類器官的雜志能力提供了一種可識別和評估關系密切譜系的人族基因組間功能差異的方法，并能探索區分我們現代人與我們已滅絕親族獨特性狀演變的尼安基礎。
雖然現代人及其古老的德特的神尼安德特人和丹尼索瓦人親族的基因組在許多方面頗為相似，但它們之間的人基人腦遺傳差異特別令人關注，因為它們可以為近代人類演化的因可育重要特征提供信息。例如，改變官中它們中的現代每一個都含有NOVA1，這是類器一種在演化上保守的基因，后者已知在神經發育和功能中起著關鍵作用。科學然而，雜志現代人和古老人類的尼安變體間存在著蛋白編碼差異。
為評估NOVA1變體在功能上的德特的神重要性，Cleber Trujillo和同事從尼安德特人基因組中分離出了古老的人基人腦NOVA1基因，并用CRISPR-Cas9技術將該變體引入人的因可育多能干細胞。這令Trujillo等人能制備表達古老基因變體的現代人腦皮質的類器官。據這些結果披露，這一添加導致了腦皮質類器官的發育放緩，表面復雜性增加以及腦電物理性質出現差異。
作者認為，這種基因趨異可能對現代人的演化發展具有功能性后果。
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（神秘的地球uux.cn報道）據學術經緯：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，抑或我們有著什么得天獨厚的優勢？今日，《科學》雜志上發表的一篇論文，指出原因可能在于我們大腦里的一些基因變異。
在這項研究中，加州大學圣地亞哥分校（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。隨后，這些干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。
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，電脈沖信號存在不同步的現象。
“看到僅僅單堿基對的變異，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?！?br>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。
相關報道：人類用基因編輯技術在實驗室中創建尼安德特人式“迷你大腦”
（神秘的地球uux.cn報道）據澎湃新聞（記者 賀梨萍）：尼安德特人目前只存在于博物館、研究機構、書本之中。他們是生活在舊石器時代的史前人類，雖然和后出現的智人一度共存，但在約４萬年前逐漸滅絕，最終被智人取代。
尼安德特人滅絕被認為是智力水平與人類存在現在差異。但是人類的腦容量與尼安德特人的腦容量并無多大差別，問題到底出在哪里？
最新的研究通過基因編輯技術，重建了尼安德特人式的“迷你大腦”，為解答這一問題提供了新的視角：量上沒差別，但是質上的差別很大，大到外觀上都有區別。
科學家已經創造出一個微小的大腦“類器官”，其包含已滅絕的人類近親尼安德特人和丹尼索瓦人的基因變異。雖然，通過人體干細胞工程制造的大腦類器官遠不能真正代表尼安德特人大腦，但其與人類大腦類器官的大小、形狀和質地卻有著明顯的差異。這項發現刊發于2月的《科學》雜志上。該研究可以幫助科學家了解人腦進化的遺傳路徑。
瑞士巴塞爾大學的發育生物學家格雷·坎普（Gray Camp）說，這是一篇提出了非凡主張的非凡論文。他的實驗室去年報告說，其構建的大腦類器官中所包含的尼安德特人和人類共有的基因。之前關于人類大腦進化的最新研究是通過研究人類在進化中丟失了哪些基因。但是坎普對于這些結果持懷疑態度，而他們的工作則提出了更多需要調查的問題。
人類與尼安德特人和丹尼索瓦人的關系比與任何靈長類動物都更緊密。尼安德特人的基因組中約有40％現在仍然可以在人類身上發現。但是研究尼安德特人大腦的手段非常有限，因為大腦這類的軟組織很難經歷歲月的考驗保存完好，而且大多數研究都依賴于檢查化石頭骨的大小和形狀。在這種情況下，了解尼安德特人的與人類的基因差異就非常重要，因為它可以幫助研究人員了解人類的獨特之處，尤其是人類大腦的。
由加利福尼亞大學圣地亞哥分校的神經科學家Alysson Muotri領導的研究人員使用基因編輯技術CRISPR–Cas9將尼安德特人和丹尼索瓦人的NOVA1基因引入人類多能干細胞中，并對其進行培養，以形成類器官。最終，科學家獲得了一塊寬達5毫米的大腦類器官，并與正常的人腦類器官進行比較。
表達NOVA1基因的尼安德特人的大腦類器官與人類大腦類器官的差別之大，大到了外觀都不同的程度。
Muotri說，人腦類器官通常是光滑的球形，而尼安德特人的大腦類器官則是粗糙的，表面復雜，而且比較小。研究者表示，這可能是由于腦細胞生長和繁殖方式不同。
為了確定這個大腦類器官到底表達了哪個古老基因，研究人員比較了一個人類基因組序列庫和兩個尼安德特人、一個丹尼索瓦人的近乎完整的基因組。他們發現了61個基因與其人類版本始終不同。其中，NOVA1參與形成大腦突觸或神經的連接，并在其活性發生改變時與神經系統疾病相關。
人類NOVA1基因不同于前述古老基因（這些古老基因仍然存在于其他活的靈長類動物中），是一個單一堿基。Muotri說，幾乎所有的現代人擁有的NOVA1基因版本都是現代版本，而不是尼安德特人或丹尼索瓦人舊版本的NOVA1基因。這一事實表明，人類版的NOVA1基因在進化過程中的某些時候為我們提供了巨大的優勢。因此，最新的問題是，這些優勢是什么？
尼安德特人式大腦類器官與人類大腦類器官的差異在分子水平上也持續體現著。研究小組發現了277個活性不同的基因。已知其中一些基因會影響神經元發育和連通性。結果顯示，尼安德特人式大腦類器官含有不同水平的突觸蛋白，其神經元的連接比人類大腦類器官的要少。同時，有證據表明尼安德特人式大腦類器官成熟更快，也就是說，大腦神經元發育時間更短。
(責任編輯：時尚)
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