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人类基因植入猴脑发育出类人脑皮层

2020-11-23 17:25| 发布者: cncelab| 查看: 1223| 评论: 0|原作者: 陈林|来自: 南方都市报

摘要: 德国和日本科学家在7个狨猴胚胎中植入了一种名为ARHGAP11B的人类基因,孕期102天时经图像分析发现,狨猴胎儿的大脑皮层被诱导发育出类似人类大脑的褶皱,即猴脑的新皮层扩大了。
【消费电子实验室-2020/11/23】据最新一期《科学》杂志刊发的论文,德国和日本科学家在狨猴胚胎大脑中植入一种人类基因,使得狨猴胎儿的大脑皮层发育出类似人类大脑的褶皱。这一实验令人联想到电影《人猿星球》,经过基因改造的猩猩向人类发动战争。

《人猿星球》剧照

据报道,德国和日本科学家在7个狨猴胚胎中植入了一种名为ARHGAP11B的人类基因,孕期102天时经图像分析发现,狨猴胎儿的大脑皮层被诱导发育出类似人类大脑的褶皱,即猴脑的新皮层扩大了。

正常狨猴胎儿大脑(左)对比ARHGAP11B狨猴胎儿大脑。黄线表示大脑皮层的边界;白线表示发育中的小脑;箭头表示褶皱。

据悉,新皮层是大脑沟回的外层,涉及推理、语言和意识思维等重要功能。ARHGAP11B基因仅存在于人类,其他非人灵长类动物或哺乳动物都没有。实验证明,经过基因调整后的狨猴大脑竟然发育出类似人类大脑的天然凸起和凹陷——分别被称为 "回旋 "和 "沟壑"——这是人类的进化特征。

论文作者之一、德国马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所(MPI-CBG)的迈克尔·海德(Michael Heide)表示,普通狨猴大脑的新皮质扩大了,大脑表面也折叠了,上层神经元数量也有增加。

人类基因ARHGAP11B改造的狨猴胎儿大脑半球,白色的细胞核可见。科学家说,大脑中的凸起类似人类大脑的凸起。左侧箭头表示沟壑(大脑皮层的凹陷或沟槽),右侧箭头表示回旋(山脊状隆起)。

这与正常情况下的狨猴大脑形成了鲜明的对比,后者大脑比人类的大脑要光滑得多,同时也更小。

另一位作者、MPI-CBG的玛尔塔·弗洛里奥(Marta Florio)表示, "这太酷了”,一个小小的基因就足以影响干细胞的表达,而干细胞对新皮质的扩张贡献最大。

据悉,在进化过程中,人类大脑折叠成独特的皱纹状外观,以适应头骨的空间限制,同时让新皮质的表面积大大增加。

科学家在2015年发现了一个单一基因,它可能是人类大脑中独特存在大量神经元的原因。当这个基因被植入到小鼠胚胎的大脑中时(如图),导致了更多神经元的形成(染成红色)。

据报道,日本川崎中央实验动物研究所(CIEA)、东京庆应义塾大学、和光市理研脑科学中心实验室的科学家也参与了研究,其中和光市理研脑科学中心研究室曾率先开发出一种生成转基因非人灵长类动物的技术。

据悉,转基因狨猴胎儿不允许出生。论文作者之一、MPI-CBG的Wieland Huttner表示,科研分析仅限于狨猴胎儿,因为狨猴出生后大脑功能方面存在“潜在的不可预见的后果”,因此从伦理学的角度来看,不让转基因狨猴出生也是强制性的。

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