研究人员通过改变单个人类基因创造出尼安德特人的“迷你大脑”

一个研究团队已经成功发展通过将单个人类基因替换为古代变体，研究人员在实验室中制造出微型大脑。除了可以近距离观察我们已灭绝亲属的皮层器官外，这项令人难以置信的实验还揭示了人类智力的遗传根源。

在期刊中概述他们的工作科学研究作者指出，他们产生的类器官不应被视为真正的尼安德特人大脑，而更像是拥有这种已灭绝类人猿物种遗传特征的神经元团块。

研究人员首先比较了现代人类和尼安德特人的基因组序列，并确定了 61 个将这两个物种区分开来的特定突变。在这些变异基因中，有一个基因引起了他们的注意。

该基因被称为神经肿瘤腹侧抗原 1 (NOVA1)，是其他基因的主要调节器，在突触（神经元之间的连接）的形成中起着核心作用。更具体地说，NOVA1 影响一种称为剪接的过程，而剪接对于基因表达至关重要。

在人类中，NOVA1 剪接的改变与各种神经系统疾病有关，凸显了该基因对神经发育的重要性。

这NOVA1 与现代人类的 NOVA1 基因仅存在一个分子结构单元（即核苷酸）的差异。然而，将一种变体替换为另一种变体却产生了巨大的后果。

为了发现这一点，研究人员使用了一种基因编辑技术，称为以改变人类多能干细胞的基因组，将其人类 NOVA1 变体替换为尼安德特人形式。这些干细胞后来发展成神经元，形成尼安德特人脑组织的小类器官。

即使用肉眼观察，这些微型大脑也与人类类器官有很大不同，形状也截然不同。仔细观察发现，与携带现代 NOVA1 基因的类器官相比，尼安德特人的类器官发育得更慢，表面复杂程度更高。

古老变体的表达还导致突触蛋白相互作用和神经递质信号传导发生改变，并阻止神经元在网络中同步。

基于这些观察，研究人员在论文中得出结论：“NOVA1 中的人类特异性替换在与尼安德特人分化后在现代人类中固定下来，可能对我们物种的进化产生了功能性影响。”

在一个陈述研究作者 Alysson Muotri 博士评论说：“人类 DNA 中单个碱基对的改变就能改变大脑的运作方式，这真是令人着迷。”

“我们不知道这种变化在人类进化史上是如何发生的，何时发生的。但它似乎意义重大，有助于解释我们在社会行为、语言、适应性、创造力和技术使用方面的一些现代能力。”

但值得注意的是，这项研究只分析了一个变异，还有 60 多个基因有待研究。为了准确了解尼安德特人的大脑外观和功能，研究人员需要创建包含所有这些古老基因变异的类器官。