新浪科技訊 北京時間3月3日消息，我們?nèi)祟惾绾巫兂涩F(xiàn)今這個模樣，是科學(xué)家長期以來一直試圖揭曉的謎團(tuán)，現(xiàn)代人類是如何進(jìn)化形成如此高等級的認(rèn)知能力，從而產(chǎn)生復(fù)雜語言、詩歌和火箭技術(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”——在實驗室培育干細(xì)胞簇，將人類干細(xì)胞組織成微型人腦，科學(xué)家開始發(fā)現(xiàn)新的線索。

　　我們對人類進(jìn)化的大部分認(rèn)知來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50-60萬年前與人類進(jìn)化“分道揚鑣”，最后的尼安德特人直到大約4萬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，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解釋該形狀如何影響大腦功能。幸運的是，最近的技術(shù)進(jìn)步提供了一條新途徑來理解我們與滅絕近親物種之間的區(qū)別。

　　通過對古代人類DNA測序，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。

　　具體來講，嬰兒眼窩前額葉皮層的發(fā)育，被認(rèn)為與決策等高級認(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，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。

　　成長中的大腦

　　長期以來，人們一直不清楚哪一種進(jìn)化突變是最重要的，近期，美國加州大學(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)表一項研究報告，揭示了這個謎團(tuán)。

　　他們進(jìn)行了一項試驗，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大腦一樣有意識，它們結(jié)構(gòu)非常簡單，由于缺乏血液供應(yīng)，它們的長度不會超過5-6毫米，但它們可以釋放腦電波，并形成相對復(fù)雜的光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

　　研究小組使用曾獲諾貝爾獎的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”。試驗中的基因改良類器官表現(xiàn)出幾個不同之處，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因素？

　　該項研究識別發(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)育過程中對調(diào)節(jié)其他基因的活動發(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，這表明它對正常的人類大腦功能很重要?，F(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，發(fā)現(xiàn)古代NOVA1基因改變了277個其他基因的活性，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密碼中的一個生物化學(xué)字母的改變可能會使現(xiàn)代人類大腦功能提升到一個新水平，但我們不知道該過程究竟發(fā)生了什么？

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

　　毫無疑問，這是一個非常有趣的研究領(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始，對單個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行機(jī)制。

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