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Neanderthal迷你大脑

引导图像©Stephane de Sakutin / Getty Images

给我们带来第一个实验室培养mini-brain现在正在改造大脑组织,使其携带一种曾经属于远古人类的基因。他们的目标是:找出古代人类的大脑是什么样子,以及现代人类的大脑有什么不同。

“这里的问题是让我们的人类,”加利福尼亚大学圣地亚哥的神经科学家Alysson Muotri,告诉CNN。

“为什么我们的大脑与其他物种不同,包括我们灭绝的亲属?”

Homo Sapiens不是唯一一个漫游地球的人类。超过30,000年前,我们两个最接近的亲戚,尼安德特人和丹尼斯人,居住从欧洲到亚洲和非洲的地球。Denisovans和Neanderthals与现代人的祖先进行了杂交。但为什么Homo Sapiens是唯一一个生存的人,是什么让我们不同,大多是一个谜。

挖掘线索

研究人员在化石中寻找线索。但是,对于Muotri和他的合作者Cleber Trujillo来说,化石并不能回答他们关于古代大脑的问题。当然,头骨给了我们一些线索——早期人类的大脑实际上比今天的人类略大。

“事实上,所有人类或几乎所有人类,现在都有这个版本,而不是旧的一个意味着它在进化期间的某些点给了我们一个巨大的优势。所以我们现在的问题是,这些优势是什么?”

Alysson Muotri

但是骷髅不会提供完整的图片,并且脑子本身并不在化石记录中,因为软组织不承受时间的考验。

最近,研究人员开始扫描来自化石骨骼的DNA中的信息,以获得更深入的理解。(一支球队甚至画了一个假设Denisovan的肖像基于DNA的线索。)

Trujillo和Muotri比较了现代人(美国人)与尼安德特人和丹尼索瓦人的基因组,发现了相对较少的遗传差异。

我们问自己有什么独特之处?我们最终只有61个蛋白质编码基因,这些基因在现代人和古人类之间是不同的告诉CNN。

进一步的研究,他们观察了大脑特定的差异,发现只有一种基因变体在进化过程中丢失了:NOVA1。现代版本的NOVA1只有一个碱基对不同。但该基因在早期神经发育中起着重要作用,并控制着数百个其他基因。既然它们只有一个碱基对不同,那么这对古代和现代的大脑发育意味着什么呢?

是什么让我们不同?

为了找到答案,研究小组决定在实验室里培育出尼安德特人样的迷你大脑,并将其与带有现代人类DNA的迷你大脑进行比较。Mini-brains和其他有机体在研究从癌症到冠状病毒的各种疾病时,(通常由几个干细胞开始的实验室培养的微小器官)是一个像样的人体器官替代品。

该团队使用基因编辑工具CRISPR来修饰干细胞,以用古代尼安德特人文替换现代Nova1基因。然后,他们退后一步,让细胞生长成微型豌豆大小的脑皮质。

在他们的论文中描述了古代和现代类有机物之间的区别发表在科学上,乍一看是显而易见的。现代的细胞是圆形的,而古代的细胞是“爆米花”形的。

据根据,致命纤维也表现得不同科学美国人。Neanderthal版的神经元在早期的发育阶段被解雇,而不是现代迷你纤维 - 表明古代大脑可能比现代大脑更快地成熟。

“事实上,所有人类或几乎所有人类,现在都有这个版本,而不是旧的一个意味着它在进化期间的某些点给了我们一个巨大的优势。所以我们现在的问题是,这些优势是什么?”Muotri告诉自然。

Muotri说,古代迷你史的显然更快地与我们对黑猩猩的了解,其神经元也比人类神经元更快地成熟。黑猩猩在比人类更少的时间内变得独立,他们依靠父母的照顾和保护相对较长的时间。

到目前为止,黑猩猩宝宝比人类新生儿更聪明。我们需要时间来养育我们的孩子,直到他们独立。这在其他物种中是看不到的。我认为我们在这里看到的情况与此类似,”Muotri告诉CNN。

Muotri,Sciam报道,推测了现代版Nova1演变,让我们更多的时间达到成熟并发展更复杂的大脑。

2008年,科学家测定了核丹尼斯基因组从古老骨头中发现的DNA。两年后,他们完成了Neanderthal基因组。基因组表明,我们与Denisovan和Neanderthals更密切相关,而不是任何生活灵长类动物(以及偶尔甚至闭幕)。Denisovan有痕迹和尼安德特人的基因在活人体内发现。

但这项新工作可以介绍让我们与这些古代人口不同的东西 - 是什么让人类人类。

J. Gray Camp是瑞士巴塞尔大学的分子生物学家,他不参与该研究。去年营地的实验室也gr带有尼安德特人DNA的类脑器官,作为概念研究的证据。Muotri的工作集中在一个基因的影响上。据《科学美国人》报道,坎普说这项新工作“表明人们可以复活一个在历史中消失的古老人类等位基因,并在培养皿中研究它。”

但是,就像所有的研究一样,我们有理由保持谨慎。

引入现代人类细胞的古老基因远不是一个准确或完整的尼安德特人大脑模型。

德国慕尼黑路德维希马克西米利安大学的进化遗传学家沃尔夫冈·埃纳德告诉《自然》杂志说:“最重要的发现是,你将(该基因)恢复到祖先的状态,你就会在有机体中看到一种效果。”一个小小的基因就能造成如此明显的差异,这令他印象深刻。但他也怀疑这对我们了解真正的尼安德特人大脑有多大帮助。

该团队只观察了一个基因。还有60多个基因将古人类与现代人区分开来。下一步将是对这些基因进行单独和整体的研究,看看它们是否会同样影响人类的发育。

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