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对黑猩猩大脑的研究有助于揭示人类进化的秘密
2019-02-09 16:32:25  出处:快科技 作者:文传君 编辑:文传君   点击可以复制本篇文章的标题和链接

2月8日,据外媒报道,一项研究表明,科学家通过研究黑猩猩的大脑有助于揭示人类大脑进化的秘密。

对黑猩猩大脑的研究有助于揭示人类进化的秘密

在人类进化过程中的某个时刻,一些基因的变化引发了大脑新皮层的三倍扩张。大脑皮层是大脑组织中最皱的一层,负责从语言到自我意识到抽象思维的一切。找出是什么推动了这一进化转变,这对于理解什么让我们成为人类是至关重要的。

杰出干细胞和组织生物学教授、美国加州大学旧金山分校再生医学和干细胞研究中心的创始主任Arnold Kriegstein博士说:“出生时,人类的大脑皮层已经是黑猩猩的两倍,所以为了了解真实情况,我们需要更早地回到胚胎发育过程中。“

Kriegstein和合作者通过创造黑猩猩的脑“类细胞器”来摆脱这一僵局。脑“类细胞器”,是从干细胞在实验室里模仿全尺寸大脑的发育和组织。Kriegstein的研究小组是从所谓的“诱导”中培养出人脑器官的早期推动力量之一。多能干细胞(IPSCs),即成年细胞(通常是皮肤细胞)重新编程成干细胞,这些干细胞可以成为体内的任何组织。自那时以来,细胞器已经成为研究人类组织发育和疾病的有价值的工具。

在这项新的研究中,研究人员从8个黑猩猩和10个人的皮肤干细胞中产生了56个细胞器。这是研究人员首次大规模生产和研究黑猩猩的大脑器官。Kriegstein说:“我们能够从一只成年黑猩猩身上提取皮肤细胞,将它们转化为IPSCs,然后在实验室中研究它们的发展,这是令人震惊的。这是一个‘科幻小说’式实验,在10年前是不可能实现的。”

“这些黑猩猩器官给了我们研究人类六百万年进化的启发。它们让我们对人类的构成提出了新的问题,”研究的第一作者、神经学助理教授、前Kriegstein实验室博士后Alex Pollen补充说。

在这项新的研究中,研究人员Bhaduri解构了处于不同发育阶段的人类和黑猩猩器官,从而使科学家能够直接比较黑猩猩和人脑生长的特定细胞类型和遗传程序。

通过寻找人类器官和黑猩猩器官(以及另一种灵长类动物的参考组织)基因活性的差异,Bhaduri发现了数百种人类谱系特有的遗传变化,这些变化有助于解释人类大脑的进化起源。例如,Bhaduri发现了称为外径向的神经前体细胞。胶质细胞(ORG)最初是由Kriegstein实验室发现的,这显示了人类器官中一个被称为mTOR通路的关键生长信号网络的活性增强。Kriegstein实验室近十年来一直在研究ORG在人类大脑皮层扩张中的潜在作用。

“因此,在这些细胞中发现一种似乎在进化过程中被专门针对的分子通路,可能有助于解释它们在生成高级人类皮层中的特殊作用。”Bhaduri说。有意思的是,mTOR信号的问题也与孤独症和其他人类特有的神经发育障碍有关,这就提出了新的问题,即在我们异常大的大脑的相对最近的进化过程中所涉及的通路是否在这些障碍中起着特殊的作用。

已经致力于这些实验十多年的研究员Pollen说:“首先我们需要基因组,干细胞和单细胞RNA测序,以了解这两个物种大脑发育的进化程序。从那以后,所有这些问题都已经就位,让我们比以往任何时候都更准确地解决这些长期存在的问题。”

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