新浪科技訊 北京時(shí)間3月3日消息，我們?nèi)祟惾绾巫兂涩F(xiàn)今這個(gè)模樣，是科學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)一直試圖揭曉的謎團(tuán)，現(xiàn)代人類是如何進(jìn)化形成如此高等級(jí)的認(rèn)知能力，從而產(chǎn)生復(fù)雜語(yǔ)言、詩(shī)歌和火箭技術(shù)的呢？我們的大腦在哪些方面不同于近親物種？例如：尼安德特人和丹尼索瓦人。

　　通過(guò)將這些滅絕物種的古老基因重新引入人類的“迷你大腦”——在實(shí)驗(yàn)室培育干細(xì)胞簇，將人類干細(xì)胞組織成微型人腦，科學(xué)家開(kāi)始發(fā)現(xiàn)新的線索。

　　我們對(duì)人類進(jìn)化的大部分認(rèn)知來(lái)自于古代化石和骨骼的研究，我們知道尼安德特人和丹尼索瓦人在大約50-60萬(wàn)年前與人類進(jìn)化“分道揚(yáng)鑣”，最后的尼安德特人直到大約4萬(wàn)年前才從歐洲大陸徹底消失。

　　現(xiàn)代人類攜帶“突變基因”

　　同時(shí)，研究還表明，人類和尼安德特人發(fā)生了雜交，尼安德特人比之前認(rèn)為的要復(fù)雜得多。通過(guò)研究頭骨化石的大小和形狀，我們還知道，古人類大腦與現(xiàn)代人類頭骨大小相近，這意味著古人類大腦比現(xiàn)代人類大腦更大，而且形狀也有不同，然而，盡管這些變化可能與不同的認(rèn)知能力相關(guān)，但化石記錄不能單獨(dú)解釋該形狀如何影響大腦功能。幸運(yùn)的是，最近的技術(shù)進(jìn)步提供了一條新途徑來(lái)理解我們與滅絕近親物種之間的區(qū)別。

　　通過(guò)對(duì)古代人類DNA測(cè)序，科學(xué)家可以將尼安德特人和丹尼索瓦人的基因與現(xiàn)代人的基因進(jìn)行比較，這將有助于識(shí)別差異和相似性，揭曉我們與尼安德特人和丹尼索瓦人的大部分DNA是相同的。

　　然而，在特定地區(qū)生活的現(xiàn)代人類，僅他們攜帶了“突變基因 （與尼安德特人和丹尼索瓦人相比）”，這些特殊DNA可能是區(qū)分我們與滅絕近親物種的特征之一，通過(guò)分析這突變基因的原理機(jī)制，我們就可以了解現(xiàn)代人類所獨(dú)有的特征及變化。

　　分析比較遠(yuǎn)古和現(xiàn)代人類DNA序列的研究已確定了對(duì)大腦功能、行為和發(fā)育至關(guān)重要的基因差異，特別是涉及細(xì)胞分裂和突觸（在細(xì)胞之間傳遞神經(jīng)電脈沖）的基因，這表明人類大腦的成熟要比尼安德特人更慢。

　　具體來(lái)講，嬰兒眼窩前額葉皮層的發(fā)育，被認(rèn)為與決策等高級(jí)認(rèn)知能力有關(guān)，自從現(xiàn)代人類與尼安德特人進(jìn)化分離以來(lái)，可能發(fā)生了顯著且微妙的變化，現(xiàn)代人類達(dá)到性成熟的年齡比祖先物種更晚，這將有助于解釋為什么我們壽命更長(zhǎng)。

　　成長(zhǎng)中的大腦

　　長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直不清楚哪一種進(jìn)化突變是最重要的，近期，美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校艾利森·莫特里帶領(lǐng)一支科學(xué)家小組在《科學(xué)》雜志上發(fā)表一項(xiàng)研究報(bào)告，揭示了這個(gè)謎團(tuán)。

　　他們進(jìn)行了一項(xiàng)試驗(yàn)，用人體皮膚干細(xì)胞培育微型大腦——科學(xué)上稱為“類器官”，大腦類器官并不像真實(shí)大腦一樣有意識(shí)，它們結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，由于缺乏血液供應(yīng)，它們的長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)5-6毫米，但它們可以釋放腦電波，并形成相對(duì)復(fù)雜的光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

　　研究小組使用曾獲諾貝爾獎(jiǎng)的CRISPR-Cas9技術(shù)（即“基因剪刀技術(shù)”），將一種與大腦發(fā)育有關(guān)、現(xiàn)已滅絕消失的基因插入類器官中，該技術(shù)可以精確編輯和操縱基因。

　　我們知道該基因的“老版本”曾存在于尼安德特人和丹尼索瓦人身體中，而現(xiàn)代人類攜帶著該基因的“突變版本”。試驗(yàn)中的基因改良類器官表現(xiàn)出幾個(gè)不同之處，它的擴(kuò)張速度比人體類器官慢，并且改變了神經(jīng)元之間連接結(jié)構(gòu)，與光滑、球狀現(xiàn)代人體類器官相比，它們更小，表面粗糙復(fù)雜。

　　促使基因突變的一個(gè)因素？

　　該項(xiàng)研究識(shí)別發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代人類和古人類之間存在差異的61種基因，其中就包括NOVA1基因，它在早期大腦發(fā)育過(guò)程中對(duì)調(diào)節(jié)其他基因的活動(dòng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它也在突觸形成中具有重要意義。


　　之前科學(xué)家發(fā)現(xiàn)NOVA1基因活性的改變會(huì)引起神經(jīng)系統(tǒng)疾病，例如：小頭畸形（導(dǎo)致頭部變?。?、癲癇、嚴(yán)重的發(fā)育遲緩和家族性自主神經(jīng)功能障礙的遺傳疾病，這表明它對(duì)正常的人類大腦功能很重要。現(xiàn)代人類攜帶的“突變版本”基因僅改變了基因代碼中的一個(gè)生物化學(xué)字母，該變化導(dǎo)致基因產(chǎn)生NOVA1蛋白質(zhì)，使該基因具有不同的成分，以及可能存在的活性差異。

　　科學(xué)家在分析該類器官時(shí)，發(fā)現(xiàn)古代NOVA1基因改變了277個(gè)其他基因的活性，其中許多基因參與創(chuàng)建腦細(xì)胞之間的突觸和連接，因此，迷你大腦的細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代人類存在差異。

　　這意味著NOVA1基因的突變導(dǎo)致了人類大腦的基本變化，DNA密碼中的一個(gè)生物化學(xué)字母的改變可能會(huì)使現(xiàn)代人類大腦功能提升到一個(gè)新水平，但我們不知道該過(guò)程究竟發(fā)生了什么？

　　研究小組表示，他們將繼續(xù)深入研究其他60個(gè)基因的細(xì)節(jié)，觀察當(dāng)研究人員改變每個(gè)基因或幾個(gè)基因的組合時(shí)會(huì)發(fā)生什么？

　　毫無(wú)疑問(wèn)，這是一個(gè)非常有趣的研究領(lǐng)域，類器官能為分析遠(yuǎn)古物種的大腦提供重要線索，但我們的研究工作才剛剛開(kāi)始，對(duì)單個(gè)基因的操控并不能捕獲真正的尼安德特人和丹尼索瓦人的基因，但它仍然能幫助科學(xué)家理解人類某些特定基因的運(yùn)行機(jī)制。

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