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》2021-02-19 09:35

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,它含有灭绝的人类近亲——尼安德特人和丹尼索瓦人的基因变体。这些由人体干细胞培育的组织,远不能真正代表这些灭绝人种的大脑,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,“这是一篇与众不同的论文,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现存任何灵长类动物都密切,尼安德特人40%的基因组至今仍然在人类身上。但是科学家研究这些古老人种大脑的手段有限——其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差异是很重要的,它有助于研究人员理解是什么让人类独一无二——尤其是大脑。

  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了比较。

  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状的,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。

  为确定这些类器官中表达了哪种古老基因,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几乎完整的基因组进行了比较。他们发现61种基因的人类版本与古老版本存在不同。其中,NOVA1参与形成大脑的突触或神经连接,当其活性改变时,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)

[ 责编:张梦凡 ]
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

  • “中欧青年对话会2025”在京举行

  • 山东东营:河海交汇的湿地之城

独家策划

推荐阅读
如今,在学习中遇到问题可以问人工智能,写作业也可以用人工智能辅助查询信息。正如这名同学所言,生成式人工智能正改变传统的以知识积累和传递为中心的教学模式。
2025-11-18 10:28
11月17日,在水利部举行的“贯彻落实党的二十届四中全会精神 推动节水产业高质量发展”新闻发布会上,水利部副部长陈敏介绍,目前,我国节水产业呈现出蓬勃发展的良好势头,
2025-11-18 04:20
新疆维吾尔自治区科技创新大会17日在乌鲁木齐举行。会上,干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室、丝路水实验室、昆仑智能装备实验室、
2025-11-18 04:20
党的二十届四中全会审议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》指出,以创新能力、质量、实效、贡献为评价导向,深化项目评审、机构评估、
2025-11-18 04:25
近日,2025年6G发展大会在北京经济技术开发区举行。
2025-11-18 04:20
这台高能非弹谱仪的独特之处在于,它利用了中子不带电、穿透力强的特性,能够直接探测到物质内部的微观运动。
2025-11-17 08:56
建立和完善国家公园监测网络体系,是我国生态文明建设领域的重要实践,是践行人与自然和谐共生现代化理念的具体体现。
2025-11-17 04:30
浙江清凉峰国家级自然保护区是我国重要的生物多样性聚集地之一,也是长三角地区珍贵的物种基因库。
2025-11-17 04:30
近日,我国科研团队在嫦娥六号月背样品中首次发现大型撞击事件成因的微米级赤铁矿和磁赤铁矿晶体,揭示了全新的月球氧化反应机制,为环绕南极-艾特肯盆地磁异常的撞击成因提供了样品实证。
2025-11-17 04:30
在不久前召开的联合国教科文组织“人与生物圈计划”国际协调理事会第37次会议上,内蒙古大青山国家级自然保护区和陕西周至国家级自然保护区,被批准为“世界生物圈保护区网络”成员。
2025-11-17 04:30
以“智跃无界,开源致远”为主题的操作系统大会2025(以下简称“大会”)在北京举办。
2025-11-14 17:08
我国在4个国家开展6处文物古迹保护修复,49项中外联合考古项目涉及28个国家和地区,用实际行动践行全球文明倡议、不断丰富世界文明百花园。
2025-11-13 07:07
由四川省人民政府主办的2025世界动力电池大会12日在宜宾市开幕。
2025-11-13 04:55
据估算,太阳每秒钟释放的能量,可供全人类使用约70万年。模拟太阳来产生无尽的清洁能源,也因此成为人类的“终极能源梦想”。
2025-11-13 04:55
日前,中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所、中科合肥智能育种加速器创新研究院联合发布重要成果:全链条机器人育种家“小海”与“海霸设施”小麦快速育种商业化服务平台同步启动,标志着我国在智能育种装备与工程化应用上取得关键突破。
2025-11-13 04:55
日前,记者从全球规模最大的恐龙蛋化石遗址——湖北青龙山恐龙蛋化石群国家级自然保护区获悉,数字化档案建设团队正为库藏的每一枚较完整恐龙蛋化石,赋予由“保护区名称—化石产地名称—库藏箱编号—标本编号”构成的唯一“身份证ID”。这标志着该保护区首次实现恐龙蛋化石专属标识管理。
2025-11-13 04:55
困扰无数人的睡眠问题,终于有一部纪录片说清楚了!
2025-11-13 08:55
国家卫生健康委百万减残工程专家委员会主任委员、中国医学科学院北京协和医学院院校长吉训明介绍,目前,全国已有20个省份成立减残工程专委会,8个省份正在积极推进。
2025-11-12 07:24
2025年是中国科学院院士、我国理论物理学奠基人、“两弹一星功勋奖章”获得者彭桓武诞辰110周年。
2025-11-12 07:23
由中国科学院昆明动物研究所牵头,联合国内外多家科研机构组成的研究团队,通过对现存及灭绝长臂猿的大规模基因组测序与比较分析,系统阐明了长臂猿科的演化历程、种群动态及其标志性长臂表型的遗传基础,为全球长臂猿的保护行动提供了新的科学见解,相关研究成果日前发表于国际学术期刊《细胞》。
2025-11-12 05:10
加载更多