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

  • 追寻红色足迹 深学党建思想

  • 青岛邮轮母港开启暑期首航

独家策划

推荐阅读
生成式人工智能正以前所未有的力量重塑全球高等教育。面对这把“双刃剑”,如何在教育赋能与风险防控之间找到平衡,探索适应人工智能时代的高校治理路径,是全球高校共同面对的时代命题。全球高校对生成式人工智能的治理逐渐超越单纯的技术风险防控,迈向关于价值、规则与能力的系统性重构。
2026-07-02 09:20
今后钢铁厂、水泥厂、数据中心等用电大户,不能再随心所欲地使用煤电了,必须消费一定比例的可再生能源。长期以来,我国可再生能源产业发展重心锚定发电侧扩张,风电、光伏装机规模连年攀升,绿色能源供给能力实现跨越式增长。
2026-07-02 09:44
截至目前,全国配发832套流动科技馆,巡展7956站,服务公众2.57亿人次;科普大篷车累计配发1880辆,下沉乡镇及偏远地区,开展活动49.6万次,服务基层公众达4.07亿人次,行驶里程6188.5万公里,相当于绕地球1547圈。
2026-07-02 09:19
国家能源局日前发布《中国供电发展报告2026》,其中显示,我国已建成全球规模最大的电力供应体系,居民用户和小微企业告别了“花钱办电”的历史,人民群众用电获得感明显增强。
2026-07-02 09:40
农机装备是观察我国农业现代化水平的窗口,映射着农业新质生产力在田间地头的蓬勃脉动。用新技术、新场景锻造新农具,推进农机装备全程全面升级,一定能让更多农民挑上“金扁担”。
2026-07-02 09:22
随着SpaceX上市,太空算力再度成为全球科技竞争新焦点。据报道,中国已推动12颗计算卫星实现在轨运行,它们是于2025年5月14日发射升空的全球首个太空计算卫星星座。抓住机遇、乘势而上,中国完全有底气在这场太空算力竞赛中,跑出自己的加速度。
2026-07-01 09:38
电动汽车还与人工智能、新型电力电子技术加速融合,推动车辆从传统交通工具向智能能源终端转变。面对旺盛市场需求,中国电动汽车凭借完整产业链、智能化优势及快速交付能力,正改写全球汽车市场格局,成为稳定全球供应链的关键力量。
2026-07-01 09:33
中国世赛焊接团队全力对标产业升级需求,将比赛成果转化为实际应用,积极探索技能人才成长成才的实践路径。依托10余年的积淀与科学化的集训机制,中国焊接世赛团队终于迎来突破时刻,先后斩获第41届世赛银牌、第42届世赛优胜奖,并在第43届赛事中勇夺该项目的首金。
2026-07-01 09:29
短短几年,林场里农家乐和民宿如雨后春笋般涌现,如今增加到40多家,形成了一条远近闻名的“溪水农家院一条街”。每天午后,我都会沿着林场整洁的步道溜达溜达,一路景色宜人,一路自在惬意。
2026-07-01 09:26
国家税务总局30日发布最新数据显示,今年1至5月份,我国具身智能产业发展向好,呈现多方面亮点。目前,全国近九成具身智能产业企业集中在广东、北京、上海、浙江、江苏,其余少量分布在辽宁、山东、陕西、安徽等10个省市。
2026-07-01 09:24
在6月27日举行的首届西部商业航天大会现场,陕西西安高新区管委会主任陈辉端着一台银灰色的火箭发动机模型走向发布台。“我们要实现星箭总体环节的突破,大力引进培育卫星总体、火箭总体企业,支持卫星智能制造工厂和商业火箭总装线建设。
2026-06-30 10:01
近日,“共和国勋章”获得者、我国著名水稻专家袁隆平相关话题上了热搜。袁隆平带领我国科研工作者,通过雄性不育遗传工具,攻克了利用杂种优势的世界性难题,创建了系统化、原创性的杂交水稻育种体系,开辟出利用水稻杂种优势的新道路,有力保障了国家粮食安全。
2026-06-30 10:01
国家能源局29日发布数据显示,今年1至5月,全国累计完成电力市场交易电量30573亿千瓦时,同比增长24.8%。1至5月,从交易范围看,省内交易电量24361亿千瓦时,同比增长28.5%;跨省跨区交易电量6212亿千瓦时,同比增长12.2%。
2026-06-30 10:01
教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。在资源配置方面,需要强化规划衔接、政策协同,推动教育、科技、产业等多部门资源在人才培养这一共同目标下统筹配置。
2026-06-30 10:00
今年入夏以来,雷电、暴雨、大风等强对流天气轮番登场,其瞬间释放的破坏力令人心生畏惧。若身处人流密集区域,同行人不牵手,应立即进入安装有防雷装置的建筑物、金属车身的汽车等安全区域。
2026-06-30 10:00
美国核能初创企业Antares宣布,其在爱达荷国家实验室安装的小型模块化核反应堆“Mark-0”首次测试达到临界状态,成为特朗普政府发布加速核电发展行政命令以来,第一个突破这一门槛的新型反应堆设计。
2026-06-29 09:43
目前,油田油水井、站库的数字化覆盖率已分别超过97%和93%,物联网将油气生产的每一个末梢都纳入了智慧之网。
2026-06-29 09:41
中国共产党党员、中国工程院院士、著名金属材料专家、华中科技大学教授崔崑同志,因病医治无效,于2026年6月26日在武汉逝世,享年101岁。
2026-06-29 09:40
科学家成功把一束在纳米尺度下被高度囚禁的光,变成了一把能感知原子级形变的超级“尺子”,对材料内部埋藏的微小变形实现了无损探测。
2026-06-29 09:40
27日,国家重大科技基础设施“聚变堆主机关键系统综合研究设施”最大的超导部件——环向场磁体在安徽省合肥市完成最后制备工艺,并通过专家验收。
2026-06-29 09:37
加载更多