人类大脑为什么有别于其他物种?《Science》报道最新发现

【字体: 时间:2017年11月27日 来源:生物通

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  人类和其他灵长类动物的大脑存在明显分歧,人类独有的大脑器官让我们站在了食物链的顶端。耶鲁大学的研究团队从人与猿之间看似非常相似的分子特征中,筛选出一些脑区的基因活动模式差异,这些标志提示了人类大脑的进化线索。

  

11月23日出版的《Science》杂志刊登了他们对大量人类、黑猩猩和猴子大脑组织样本的基因表达研究,结果提示人脑不仅是高级版本的灵长类祖先大脑,而且还充满了令人惊讶的差异。

“我们的大脑比黑猩猩或猴子大三倍,脑细胞更多,因此处理能力更强,”文章共同一作、神经学家Nenad Sestan实验室的博后研究员Andre M.M. Sousa说。“我们发现,不仅宏观上存在差异,微观个体细胞的功能和连接形式 也存在明显的小差异。”

研究人员观察发现,灵长类动物的16个脑区基因表达都高度相似,甚至包括人类有别于其他猿类的高阶学习场所“前额叶皮层”。

然而,在基因表达层面上,人类最特异的一个区是纹状体,这是一个与运动有关的区域。此外,大脑进化最古老的区域之一,本应是物种之间最保守的“小脑”,也具有明显差异。他们发现,ZP2基因只活跃于人类的小脑。令人感到奇怪的是,该基因还关系到人类卵子对精子的选择。

“目前,我们还不清楚ZP2基因在人类小脑中的角色,”文章的另一位一作Sestan实验室的博后研究员ZHU Ying说道。

Zhu和Sousa还对另一个名为TH的基因展开研究,发现它参与多巴胺生产,多巴胺是一种对高阶功能至关重要的神经递质,帕金森患者的多巴胺水平较为贫瘠。研究人员发现,TH基因在人类新皮层和纹状体中高量表达,但在黑猩猩大脑新皮层中没有表达。

研究人员还发现,人类前额叶皮层中的自闭症谱系障碍相关基因表达水平被其他灵长类动物更高。

科学家们承担物种间全脑基因表达比较研究的底气不仅来自高通量基因组测序技术, 还来自越来越精准的分析算法和软件。索取上海伯豪有关基因表达谱分析服务的详细资料请填写联系方式

原文检索:
Molecular and cellular reorganization of neural circuits in the human lineage  DOI: 10.1126/science.aan3456

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