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Science:CRISPR基因編輯創建尼安德特人式“迷你大腦”,或揭示人類滅絕尼人之謎

尼安德特人(Homoneanderthalensis),簡稱尼人,是20萬年前在歐洲活躍的古代人類,他們從12萬年前開始統治歐洲、亞洲西部和非洲北部,但令人驚訝的是,約3.5萬年前,尼安德特人的生活范圍迅速縮小,zui終在約3萬年前完全滅絕。

值得注意的是,距今3.5萬年前,智者,也就是我們現代人,來到歐洲的時間。因此,我們不難推測尼安德特人的消失與智人有不可或缺的關系。事實上,許多學者也認為智者的到來給尼亞人帶來了滅絕的災難。

相比之下,身體更弱的智者為什么能戰勝和滅絕更強的尼安德特人呢?

2021年2月12日,米國加利福尼亞大學圣地亞哥分校等部門的研究人員在國際yiliu的學術期刊Science雜志上發表了ReintroductionofthearchaicantofnoVA1incorticalorticalorticalorticalortion的研究論文。

研究團隊發現了現代人類和尼安德特人和丹尼索瓦人兩種消滅了古代人類存在的重要差異基因-NOVA1。通過CRISPR-Cas9基因編輯,將古代人類的NOVA1基因版本引入人類多能干細胞,培養成大腦器官,發現古代人類大腦器官的神經發育、細胞增殖、突然接觸相關基因的剪切發生了明顯變化。

結果顯示,NOVA1基因在人類和尼安德特人分離后,在現代人類中形成了一個穩定的新版本,這很可能對我們人類的進化產生功能性影響。

尼安德特人作為人種滅絕了數萬年,但他們實際上無處不在,在智人和尼安德特人共存的短時間內,他們結婚了,尼安德特人的基因永遠留在智人中,DNA研究分析顯示,我們現代人類有1%~4%的尼安德特人的基因成分。

但是,科學家們對尼安德特人這種滅絕的古代人類大腦的研究手段非常有限,只能檢測化石骨的大小和形狀,大腦這樣的軟組織很難保存數萬年。

了解尼安德特人等古代人類和現代人類的基因差異很重要,有助于了解人類的獨特之處,尤其是人類大腦的獨特之處。

首先,研究團隊比較了現代人、尼安德特人和丹尼索瓦人的基因組序列,發現了61個現代人和古代人不同的基因。其中一個叫NOVA1的基因是非常特殊的,這個基因參與了腦突擊或者神經連接的形成,當它的活性發生變化的時候,就會涉及到神經系統疾病。

幾乎所有現代人都有NOVA1基因的現代版本,與古代人不同,NOVA1基因在現代人的進化過程中具有很大的優勢。

那么問題來了,究竟提供了哪些優勢呢?

其次,研究團隊通過CRISPR-Cas9基因編輯技術,將尼安德特人和丹尼索瓦人的NOVA1基因形式引入多能干細胞,將多能干細胞培養成腦器官,這些器官與腦組織相似,直徑約5毫米

很明顯的是,表現古代人類NOVA1基因變體的腦器官,與現代人類的腦器官形狀不同,現代人類是光滑的球形,古代人類的器官粗糙復雜,體積更小,這可能是細胞生長和繁殖方式的不同

除了外形上肉眼可見的差異之外,這兩種器官在分子層面也存在著明顯的差異,研究團隊發現,古代人類大腦器官和現代人類大腦器官之間存在277個基因活性差異,其中一些基因知道會影響神經元的發育和連接。這些差異使古代人類腦器官含有不同水平的突出蛋白質,其神經元被激活得更少。

總的來說,該研究通過重新引入尼安德特人和丹尼索瓦人發現的NOVA1基因的舊版本,使用人腦器官來評價這個古代人類基因在神經發育過程中的作用,結果人類和尼安德特人分離后,NOVA1基因在現代人類中形成了穩定的新版本

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