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Science:CRISPR基因编辑创建尼安德特人式“迷你大脑”,或揭示人类灭绝尼人之谜

尼安德特人(Homoneanderthalensis),简称尼人,是20万年前在欧洲活跃的古代人类,他们从12万年前开始统zhi欧洲、亚洲西部和非洲北部,但令人惊讶的是,约3.5万年前,尼安德特人的生活范围迅速缩小,最终在约3万年前完全灭绝。

值得注意的是,距今3.5万年前,智者,也就是我们现代人,来到欧洲的时间。因此,我们不难推测尼安德特人的消失与智人有不可或缺的关系。事实上,许多学者也认为智者的到来给尼亚人带来了灭绝的灾难。

相比之下,身体更弱的智者为什么能战胜和灭绝更强的尼安德特人呢?

2021年2月12日,米国加利福尼亚大学圣地亚哥分校等部门的研究人员在国际yiliu的学术期刊Science杂志上发表了ReintroductionofthearchaicantofnoVA1incorticalorticalorticalorticalortion的研究论文。

研究团队发现了现代人类和尼安德特人和丹尼索瓦人两种消灭了古代人类存在的重要差异基因-NOVA1。通过CRISPR-Cas9基因编辑,将古代人类的NOVA1基因版本引入人类多能干细胞,培养成大脑器官,发现古代人类大脑器官的神经发育、细胞增殖、突然接触相关基因的剪切发生了明显变化。

结果显示,NOVA1基因在人类和尼安德特人分离后,在现代人类中形成了一个稳定的新版本,这很可能对我们人类的进化产生功能性影响。

尼安德特人作为人种灭绝了数万年,但他们实际上无处不在,在智人和尼安德特人共存的短时间内,他们结婚了,尼安德特人的基因永远留在智人中,DNA研究分析显示,我们现代人类有1%~4%的尼安德特人的基因成分。

但是,科学家们对尼安德特人这种灭绝的古代人类大脑的研究手段非常有限,只能检测化石骨的大小和形状,大脑这样的软组织很难保存数万年。

了解尼安德特人等古代人类和现代人类的基因差异很重要,有助于了解人类的独特之处,尤其是人类大脑的独特之处。

首先,研究团队比较了现代人、尼安德特人和丹尼索瓦人的基因组序列,发现了61个现代人和古代人不同的基因。其中一个叫NOVA1的基因是非常特殊的,这个基因参与了脑突击或者神经连接的形成,当它的活性发生变化的时候,就会涉及到神经系统疾病。

几乎所有现代人都有NOVA1基因的现代版本,与古代人不同,NOVA1基因在现代人的进化过程中具有很大的优势。

那么问题来了,究竟提供了哪些优势呢?

其次,研究团队通过CRISPR-Cas9基因编辑技术,将尼安德特人和丹尼索瓦人的NOVA1基因形式引入多能干细胞,将多能干细胞培养成脑器官,这些器官与脑组织相似,直径约5毫米

很明显的是,表现古代人类NOVA1基因变体的脑器官,与现代人类的脑器官形状不同,现代人类是光滑的球形,古代人类的器官粗糙复杂,体积更小,这可能是细胞生长和繁殖方式的不同

除了外形上肉眼可见的差异之外,这两种器官在分子层面也存在着明显的差异,研究团队发现,古代人类大脑器官和现代人类大脑器官之间存在277个基因活性差异,其中一些基因知道会影响神经元的发育和连接。这些差异使古代人类脑器官含有不同水平的突出蛋白质,其神经元被激活得更少。

总的来说,该研究通过重新引入尼安德特人和丹尼索瓦人发现的NOVA1基因的旧版本,使用人脑器官来评价这个古代人类基因在神经发育过程中的作用,结果人类和尼安德特人分离后,NOVA1基因在现代人类中形成了稳定的新版本

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