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

  • 长沙:水杉披红引客来

  • 黑龙江开行首趟国产汽车配件中欧班列

独家策划

推荐阅读
由我国多家研发单位联合完成的两项降糖减重药物Ⅲ期临床研究成果,北京时间18日在线发表于国际科学顶级学术期刊《自然》(《Nature》)。
2025-12-19 09:51
一个国际团队12月17日发表于《自然》的研究显示,70岁以上人群中,近1/10患有阿尔茨海默病。
2025-12-19 09:51
近日,“大国重器”中国天眼(FAST)又传来好消息。截至2025年11月5日,它已发现脉冲星1170颗,远超同期其他望远镜发现总数。
2025-12-19 09:48
国家自然科学基金重大非共识项目日前正式启动试点,首批遴选出3项建议资助项目,支持科研人员在国际科技竞争“无人区”开辟研究方向。
2025-12-19 09:47
《物理世界》日前公布“2025年度十大科学突破”榜单,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心张广宇团队主导的“首例二维金属制备”成果成功入选。
2025-12-19 09:45
中国科学技术大学教授潘建伟、张强等组成的研究团队与济南量子技术研究院、中国科学院半导体研究所等单位合作,通过混合集成分布式反馈激光器与薄膜铌酸锂光子芯片,成功实现了电泵浦片上集成的高亮度偏振量子纠缠光源,向集成化量子信息处理迈出重要一步。
2025-12-18 10:02
肺鱼,一种可以“绝境求生”的神奇生物,部分种类能在缺水时躲入泥中使用肺呼吸,直到雨季才复苏。借助高精度CT扫描与三维重建技术,乔妥、崔心东与团队其他成员对云南古嵴鱼展开了细致的关键形态特征观察。
2025-12-18 10:00
气温下降容易影响呼吸系统和循环系统。
2025-12-18 09:59
在这些应用成果中,人工智能大模型赋予机器人“大脑”,具身智能赋予机器人“小脑”与“四肢”,让它们学会像人一样思考和行动。蒸汽机延伸了人类的体能,计算机延伸了人类的智能,具身智能意味着一个“人机共生”的新纪元——机器人不再是冷冰冰的机器,而是生产生活中的得力伙伴。
2025-12-18 09:50
其中,“泛在操作系统”“高性能制造”“深部固体资源流态化开采”“超级微创手术”4项体系化新名词,均为我国科学家率先提出。超级微创手术经由自然腔道、隧道、穿刺通道、多腔隙通道,构建起覆盖全器官系统的技术体系。
2025-12-18 09:49
当晨曦穿透亚马孙雨林的薄雾,一组由废旧手机改装的声学传感器正竖起“耳朵”,人工智能(AI)模型在毫秒间分辨出三公里外链锯切割树干的异常声响。这一由AI编织的生态防护网络,正以超越人类感知的速度与精度,重构全球生态环境保护的技术版图。
2025-12-18 09:46
近期,一款名为重力眼罩的产品在各大电商平台迅速走红,成为众多消费者追捧的“助眠神器”。在首都医科大学附属北京世纪坛医院眼科主任医师解晓斌看来,商家宣传的“精准按压穴位”大多是营销话术,重力眼罩的助眠原理并非穴位按压。
2025-12-17 09:45
我1999年从海外回国,26年来,有两个梦日夜萦绕在脑海:一是作为一名物理学者征服世界级难题的“量子梦”,二是作为高等教育工作者为祖国培养一流人才、抢占科技高地的“强国梦”。
2025-12-17 09:40
2022年,我全职加入清华大学,建立求真书院,立志在中国本土培养更多数学人才。 展望“十五五”,国际形势风云激荡,我们要以高瞻远瞩的战略定力,在中国本土培育一批有能力、有魄力、敢于挑战前沿的年轻领军学者。
2025-12-17 09:39
《2022版中国科普期刊概览与目录》为科普成果认定提供了统一标尺。
2025-12-17 09:43
“不断地优化和发展新的专业结构,这是高校本身要做的。”北京林业大学校长李召虎表示,在高等教育不断发展的进程中,满足并引领社会发展是核心逻辑。
2025-12-17 09:23
题:抗流感、重养生,巧用中医方法安度寒冬 齐文升说,此时应尽量早睡晚起;饮食应减少生冷寒凉之物,适当食用牛羊肉、桂圆、核桃等温补食材,怕上火可适当添加银耳、百合或山药。
2025-12-17 09:46
长途出行,电动汽车、充电桩随处可见;冬天取暖,不再以烧煤为主,而转为电采暖……今天,我们身边用能电气化的场景愈发常见。
2025-12-16 10:13
记者从2026中国信通院深度观察报告会上获悉:“十四五”时期,我国6G发展处于愿景需求定义清晰、技术突破初见成效、标准研究全面启动的关键阶段。
2025-12-16 10:06
相较西方国家而言,中国现代科研体系起步较晚,直至改革开放后才重建硕博制度,科研力量逐步壮大。(作者系中国科学院院士,本报记者冯丽妃据其在新疆科普专家报告团活动中的发言整理)  《中国科学报》 (2025-12-16 第1版 要闻)
2025-12-16 10:02
加载更多