一个基因的改变是如何将现代人与前人区分开来的

作为加州大学的儿科和细胞和分子医学教ob体育开户网址授San Diego医学院，博士学位，博士，博士博士，长期以来研究了大脑如何发展，神经系统疾病中有什么问题。几乎只要长期以来，他对人类大脑的演变也很好奇 - 改变了我们从尼安德特人和Deanisovans的最近进化亲属，现在灭绝了这么差异的改变了？

进化研究主要依靠两个工具——遗传学和化石分析——来探索一个物种是如何随时间变化的。但是这两种方法都不能揭示大脑的发展和功能，因为大脑不会变成化石，Muotri说。没有可供研究的物理记录。

所以muotri决定尝试干细胞，一种不经常应用于进化重建的工具。干细胞，其他细胞类型的自我更新前体，可用于在实验室培养皿中构建脑器有机体 - “迷你大脑”。Muotri和同事们已经开创了使用干细胞来比较人类与其他灵长类动物，如黑猩猩和博博斯，但直到现在与现在的比较灭绝的物种没有想到。

在2月11日发表的一项研究中科学， Muotri的团队对不同的现代人类和生活在大约260万到11700年前的更新世时期的尼安德特人和丹尼索瓦人的基因组差异进行了分类。模仿他们在一个基因中发现的变化，研究人员使用干细胞来设计“尼安德特化”的脑类器官。

Muotri是这项研究的资深作者，也是加州大学圣地亚哥分校干细胞项目的负责人，也是桑福德再生医学联盟的成员，他说:“看到人类DNA中一个碱基对的改变可以改变大脑的连接方式，这很有趣。”“我们不知道在我们的进化史上，这种变化是如何以及何时发生的。但它似乎意义重大，可以帮助解释我们在社会行为、语言、适应、创造力和使用技术方面的一些现代能力。”

该团队最初发现了61个现代人和我们已经灭绝的亲戚之间的基因差异。其中一个改变了的基因NOVA1-引起了Muotri的注意，因为它是一个主要的基因调节器，在早期影响许多其他基因大脑发育。研究人员使用CRISPR基因编辑技术设计了带有尼安德特人样突变的现代人类干细胞NOVA1。然后，他们诱导干细胞形成脑细胞，并最终使尼安德特人化的脑类器官。

脑器有机体是由干细胞形成的脑细胞小簇，但它们并不完全是大脑（对于一个，它们缺乏与其他器官系统（例如血管）的连接）。然而有机体是研究遗传学，疾病发展和对感染和治疗药物的反应的有用模型。Muotri的团队甚至有优化大脑器官构建过程实现类似于人脑产生的有组织的电子振荡波。

Neanderthal-Ized脑有机体看起来与现代人类脑器有机体非常不同，甚至到肉眼。它们具有明显不同的形状。凝视更深，团队发现现代和尼安德莱尔 - 脑有机体也有所不同细胞增殖以及它们的突触(神经元之间的连接)是如何形成的。甚至参与突触的蛋白质也不同。电脉冲在早期阶段表现出更高的活动，但在尼安德特人化的脑类器官网络中没有同步。

根据Muotri的说法，尼安德特人化的大脑类器官的神经网络变化与非人类灵长类新生动物获得新能力的速度相比，人类新生儿更快。

“这项研究只关注了现代人类和我们已经灭绝的亲戚之间的一个基因差异。接下来，我们想看看其他60个基因，以及当每个基因或两个或两个以上的基因组合被改变时，会发生什么。”

“我们期待着这种新的干细胞生物学，神经科学和古叶玉米学的新组合。使用的能力将现代人类的比较方法应用于其他灭绝的母性，如Neanderthals和Denisovans，使用脑器有机体携带祖先遗传变异是一个完全新的研究领域。“

为了继续这项工作，Muotri在UC San Diego和学习共同作者的人类学教授与Katerina Semendeferi合作，共同指导了新的UC San Diego Archealization Center，或Archc。

“我们将把这一惊人的干细胞工作与几种物种和神经系统条件的解剖比较结合起来，从而创建有关下游的假设脑“灭绝亲戚”的功能，“Semendeferi说。”这种神经原则化方法将补充努力，了解我们的祖先和近亲的思想，就像尼安德特人一样。“

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