点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:“剪出”人类灭绝近亲的迷你大脑
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

“剪出”人类灭绝近亲的迷你大脑

来源:中国科学报2021-02-18 09:19

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  研究人员创造了一种小型类脑器官,其含有两种灭绝的人类近亲——尼安德特人和丹尼索瓦人的基因变体。虽然,这些由人体干细胞制成的组织,远不能真正代表这些灭绝物种的大脑,但它们的大小、形状和纹理与人类类器官明显不同。相关论文近日刊登于《科学》,该成果有助于科学家理解人类大脑进化的基因路径。

  瑞士巴塞尔大学发育生物学家Gray Camp表示,“这是一篇非同寻常的论文,包含了一些非同寻常的观点。”Camp实验室去年报告了正在生长的大脑类器官,其中含有尼安德特人和人类共有的一种基因。

  人类与尼安德特人和丹尼索瓦人的关系比与任何现存的灵长类动物的关系都密切,而且,尼安德特人40%的基因组仍然存在人类身上。但是科学家研究这些古老物种大脑的手段有限——软组织没有得到很好的保存,而且大多数研究依赖于检查头骨化石的大小和形状。了解这两种古人的基因与人类的不同是很重要的,因为它有助于研究人员理解是什么使人类独一无二——尤其是在大脑中。

  美国加州大学圣迭戈分校神经科学家Alysson Muotri团队利用基因编辑技术CRISPR-Cas9,将尼安德特人和丹尼索瓦人的NOVA1基因导入人类多能干细胞。他们将这些细胞培养成类器官——类脑组织块,直径可达5毫米,并与正常的人类大脑类器官进行比较。

  很明显,表达NOVA1古老变体的类器官是不同的。Muotri说:“当看到类器官的形状时,我们就知道自己找到了一些东西。”人类大脑的类器官通常是光滑和球形的,而古老基因类器官有粗糙、复杂的表面,而且更小。研究人员认为,这可能是由于细胞生长和繁殖方式的不同。

  为确定在这些类器官中表达哪种古老基因,研究人员将人类基因组序列与两个尼安德特人和一个丹尼索瓦人的几乎完整的基因组进行了比较。他们发现了61种基因的人类版本与古老版本不同。其中,NOVA1参与形成大脑的突触或神经连接,当其活动改变时,就与神经紊乱有关。

  人类NOVA1基因与其他现存灵长类动物的古老变体的区别仅在于一个碱基,研究人员使用CRISPR-Cas9将其编辑到干细胞中,并交换了由古老类有机物产生的NOVA1蛋白中的一个氨基酸。“事实上,几乎所有人,现在都有这个版本,而不是旧版本,这意味着它在进化的某些阶段给了我们巨大的优势。现在的问题是,这些优势是什么?”Muotri说。

  研究小组发现,古老基因和人类类器官有277个基因具有不同的活性,已知其中一些基因会影响神经元的发育和连通性。这些古老类器官中确实含有不同水平的突触蛋白,它们的神经元活性比对照组的神经元更不规律,而且它们成熟得更快。

  未参与该研究的德国慕尼黑路德维希·马克西米利安大学进化遗传学家Wolfgang Enard说:“最重要的发现是,将(基因)恢复到祖先的状态,你就会在有机体中看到一种效果。”他对如此小的基因差异导致如此明显的变化感到惊讶,但他怀疑类器官的奇怪外观能否告诉我们很多关于尼安德特人大脑的信息。

  Camp也警告说,这些古老类器官不太可能完全代表真正的尼安德特人组织。相反,观察到的特征可能是改变了一种存在于人体的重要蛋白质的结果,因为随着时间的推移,许多突变叠加在一起产生了复合效应。他说:“你把氨基酸拿掉,大脑就不能工作了。”

  也有专家认为,这种经过编辑的有机体方法对于研究灵长类动物的大脑进化还是有用的。Muotri团队计划将其他基因编辑到类器官中,从而为了解人类大脑提供思路。他说,如果研究人员能够理解将人类带入目前状态的进化途径,他们可能会加深对人类大脑特有疾病的理解。(鲁亦)

  相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.aax2537

[ 责编:赵清建 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 探访世界技能博物馆

  • 共享人工智能新未来

独家策划

推荐阅读
工业和信息化部近期印发《信息通信行业发展“十五五”规划》,提出到2030年,全面建成覆盖完善、性能领先的新一代通信网,为到2035年基本实现信息通信行业现代化奠定坚实基础。新一代通信网是以6G为代表的下一代通信基础设施,是通信、感知、计算、智能深度融合的全新网络形态。
2026-09-20 09:30
2026海洋合作发展论坛日前在山东青岛举办。论坛上发布的《中国海洋发展指数报告2026》显示,2025年中国海洋发展指数为132.3,比上年增长2.5%,海洋经济高质量发展稳步推进,海洋强国建设取得新成效。
2026-09-20 02:25
工业和信息化部、国家发展改革委等十部门18日发布《医药工业发展“十五五”规划》。规划提出,到2030年,生物医药研发应用稳居世界前列,创新驱动效能充分释放,重点领域关键核心技术实现系统性突破。
2026-09-20 02:35
赛场空域,细如发丝的光纤从指尖牵向无人机,操控手屏息凝神,稳稳控住摇杆,指尖稍一晃动,任务成败便在毫厘之间。湖畔的测试区域,学生们手握遥控器,操控自研履带车沿着岸边缓缓“散步”,在低速行进中认真打磨每一处细节。
2026-09-20 02:25
望宇登月服研制工作已攻克数十项关键技术。
2026-09-20 09:26
学术专著《医学传播学通论》由上海科技教育出版社正式出版。
2026-09-18 20:52
近期,我国北方多地进入秋季花粉高峰期。秋季致敏花粉主要来自蒿属、葎草属、豚草属、藜科、苋科等草本植物。这些植物的花并不显眼,却能产生数量庞大的花粉。
2026-09-18 10:20
一个月球上新形成的陨石坑,让研究人员有机会了解这颗离我们最近的天体的复杂地质构造。该陨石坑由发生在2024年的一次小行星撞击形成,直径约为222米,是迄今人们亲眼观测到形成过程的最大陨石坑。
2026-09-18 10:24
近日,依托中国天眼(FAST)探测数据,中国科学院国家天文台研究员韩金林领衔的FAST银道面脉冲星巡天团队发现一个轨道周期极短、目前已知总质量最轻的双中子星系统。
2026-09-18 10:23
9月17日,海南首台“华龙一号”核电机组——华能昌江核电二期项目3号机组正式投产商运。
2026-09-18 10:18
近日,农业农村部印发《全国种植业发展“十五五”规划》,明确到2030年,我国粮食综合生产能力稳步提升,守牢谷物基本自给、口粮绝对安全底线。
2026-09-18 10:17
揭秘极限制造背后的“宁德品质”
2026-09-17 11:48
在中国工程院院士张献龙带领下,华中农业大学教授王茂军课题组发现“三维基因组结构是传统DNA序列变异之外可供作物改良利用的新型靶标”,并在此基础上破译了棉花遗传的“空间折叠密码”,为拓展现有栽培棉的遗传多样性提供了新方向。
2026-09-17 09:41
近日,陈松林团队成功构建全球首个海洋硬骨鱼类综合功能与进化基因组数据库MFDB,首次系统整合了来自85种海洋硬骨鱼的89个染色体水平基因组数据。
2026-09-17 09:42
恰逢铜基高温超导发现40周年之际,复旦大学教授张远波、阮威团队与中国科学院院士、中国科学技术大学教授陈仙辉团队合作,成功制备出只含一个铜氧面的铜基高温超导体。
2026-09-17 09:40
依托中国天眼FAST超高探测灵敏度,国家天文台韩金林研究员领衔的FAST银道面脉冲星巡天团队取得重要发现,捕获一颗处于紧致轨道的双中子星系统PSRJ1856-0039。
2026-09-17 09:35
地学界认为,这种全球尺度的巨变,很可能归因于超大陆旋回。但是,是否真的存在超大陆?近日,中国地质科学院地质研究所王涛团队发表成果,证实了超大陆的存在,并将其命名为“大冈瓦纳”。
2026-09-17 09:37
日前,西湖大学未来产业研究中心周南嘉、姚远联合西湖大学医学院陶亮团队,设计出全新材料与3D打印机制,解锁了植入式全水凝胶生物电子器件。
2026-09-17 09:32
据了解,该隧道盾构段长约2.9公里,采用双洞双层结构设计。如此“大块头”的装备,推进系统配置了液压浮动支撑装置,同时还配备了高精度导向系统与管片选型系统,共同保障盾构机轻巧拐弯。
2026-09-16 10:38
当前,一场以可再生能源替代化石能源、以电动汽车替代燃油车为核心的能源革命正席卷全球。车网互动的本质,是将电动汽车从单纯的“负荷”转化为兼具“负荷”与“电源”双重属性的移动储能单元。
2026-09-16 10:38
加载更多