Science：導入了人類特有基因后，猴腦有了進化的趨勢
這可能是進化時刻的復刻。
木易 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
這，可能是對人腦進化的一次意外。
最近，科學家們將一個人類特有的基因轉(zhuǎn)入到了猴子之中，使其長出了更加強大的頭腦。
這項發(fā)表在Science的研究向我們揭示了：這個人類特有的基因，可能在人類大腦進化中發(fā)揮著重要作用。
這很可能是人類區(qū)別于其他靈長類動物的重要原因。
但是，這個基因的出現(xiàn)，卻是一個「美麗的意外」。
那么，這究竟是一項什么樣的研究和意外呢？讓我們來了解一下。
特定的基因，讓大腦更強大
人類基因與其他靈長類動物只有些許的差別，但是人卻有著更大的腦容量，而且更加聰明。
在這些差別中，究竟是哪些基因?qū)е铝巳说奶貏e？是科學家們一直在研究的問題。
而這次，科學家們便將研究的目光投向了一個人類特有的變量基因：ARHGAP11B。
在研究中，這個人類特有的基因被轉(zhuǎn)入到了普通絨猴之中并成功表達。
經(jīng)過101天培育后再對比，科學家們發(fā)現(xiàn)一些有意思的現(xiàn)象：相對于普通狨猴，轉(zhuǎn)基因猴的腦子更加強大了。
對于具體的實驗結果，研究作者Michael Heide這樣描述道：
普通絨猴的大腦新皮層被擴大，大腦表面被折疊，它的皮質(zhì)板也比正常的厚。
此外，我們可以看到心室外下區(qū)基底橈神經(jīng)膠質(zhì)祖細胞的數(shù)量增加，以及上層神經(jīng)元的數(shù)量增加，這種神經(jīng)元類型在靈長類動物進化過程中會增加。
總結來說，就是在導入ARHGAP11B基因后，靈長類動物大腦：
- 新皮層的大小增加；
- 大腦發(fā)生了折疊，折疊方式類似于人腦；
- 產(chǎn)生神經(jīng)元的相關生殖細胞類型增加；
- 上層神經(jīng)元數(shù)量增加。
這些跡象都表明，轉(zhuǎn)基因猴腦有了更高級進化的趨勢。
而在這些之中，新皮層的變化非常值得關注。因為，它與人的「智慧」有著密不可分的關系。
新皮層，是哺乳動物特有的。在進化史上很晚，大約 500 萬年前才出現(xiàn)，是最后才出現(xiàn)的腦結構。
雖然進化得晚，但是新皮層卻有著極其特殊且強大的能力。
首先，新皮層的體積在進化過程中變得越來越大，同時它還能通過復雜的折疊形成極大的面積。
其次，新皮層承擔著越來越關鍵的功能，比如感覺認知、空間認知、語言等，都由新皮層中的不同區(qū)域分擔完成。
而僅僅是只增加了一個基因，竟然可以帶來如此的變化。
也正因如此，研究人員推斷：人類特有的ARHGAP11B基因，很可能在人類進化過程中導致了大腦新皮層的擴展，從而導致了人類大腦的快速進化。
而這項研究，可能是人在進化過程中歷史性時刻的復刻。
「美麗的意外」
ARHGAP11B 產(chǎn)生于大約五百萬年前，該基因產(chǎn)生的時候，人類的祖先和黑猩猩的祖先已經(jīng)分化。
尼安德特人、丹尼索瓦人及當今人類都擁有該基因。
不過，隨著尼安德特人和丹尼索瓦人的滅絕，如今只有人類擁有該基因。
在2016年，科學家們發(fā)現(xiàn)：ARHGAP11B 中的一個C單堿基突變成了G，導致ARHGAP11B的mRNA丟失55個核苷酸，發(fā)生了移碼突變，從而產(chǎn)生了目前具有關鍵功能的47個氨基酸序列。
科學家推斷，這個堿基替換發(fā)生的時間可能要晚得多，約在150萬到50萬年前出現(xiàn)。
雖然說基因突變并不是稀罕事，但在ARHGAP11B的中，它的突變卻是那么的剛好。
一個細微的突變，便讓人類形成了更大、更復雜的大腦，導致了人類的特異性，最終影響了人類的進化方向。
這可以說，是一個非常「美麗」的意外了。
研究團隊
這項研究是由三位科學家?guī)ьI的團隊聯(lián)手帶來的。
Wieland Huttner教授，來自德國馬克斯·普朗克分子細胞生物學與遺傳學研究所，現(xiàn)任該研究所主任。
團隊的主要研究方向是神經(jīng)干細胞、祖細胞及新皮質(zhì)的發(fā)育和進化。
Hideyuki Okano教授，來自慶應義塾大學醫(yī)學院生理學系，他還是北京大學的客座教授。
團隊研究方向是分子神經(jīng)生物學，發(fā)育生物學和再生醫(yī)學。
△中間為Erika Sasaki研究員
Erika Sasaki研究員，來自日本川崎實驗動物中央研究所（CIEA），現(xiàn)任絨猴研究部應用開發(fā)生物學實驗室主任。
其團隊的研究方向是使用絨猴誘導多能干細胞建立人類疾病模型。
在動物上進行實驗，產(chǎn)生的倫理問題無法避免。該項研究的研究人員也表示自己是完全符合倫理道德的規(guī)范。
那么，對于這次轉(zhuǎn)基因猴帶來的「進化復刻」，你，是怎么看的呢？
參考鏈接：
https://science.sciencemag.org/content/369/6503/546
https://xw.qianzhan.com/analyst/detail/329/200623-64daf0e2.html
https://www.mpi-cbg.de/research-groups/current-groups/wieland-huttner/group-leader/
http://www.okano-lab.com/okanolab/okanohttps://nrid.nii.ac.jp/ja/nrid/1000070390739/
- 我在信息學奧賽上，用Bug直接改了驗算數(shù)據(jù)，拿了滿分算作弊嘛？2020-12-10
- Kaggle八項大獎斬獲其6：用于篩選和分析文獻的paperai2020-12-14
- 生物學50年難題被DeepMind解決了，蛋白質(zhì)版“阿法狗”預測結構準確性達92.42020-12-01
- 王者榮耀「絕悟」完全體上線：解禁全英雄，在線約你來戰(zhàn)2020-11-28
相關閱讀
