科幻片？人类基因引发猴子大脑变大， 结果连科学家都不敢预测

　　

德国和日本的研究人员创建转基因猴，这种人类特有的基因会导致普通狨猴（非人灵长类动物）发育出更大的新皮质。

大脑皮层的扩展一直被认为与人类的认知能力有关，一种仅在人身上才有的ARHGAP11B基因会触发脑干细胞形成更多的干细胞，这是大脑变大的先决条件之一。

过去的研究表明，在小鼠和雪貂中表达ARHGAP11B到非生理性高水平后，会导致新皮质的扩张。现在德国Max Planck分子细胞生物学和遗传学研究所和东京庆应大学的研究人员在灵长类动物身上证明，这种人类特有的基因，当表达到一定水平后，会产生新皮层扩张的狨猴。表明ARHGAP11B基因可能在人类进化过程中起到了引起大脑皮层扩张的作用。

这项研究发表在《Science》杂志。

人类的新皮质大约是我们最亲近的黑猩猩的三倍大，作为大脑皮质进化中最年轻的部分在进化过程中，它的褶皱会增加，以适应头盖骨的有限空间。对科学家来说，一个关键问题是人类的新皮质是如何变得如此巨大的。

在2015年的一项研究中， Wieland Huttner的研究小组发现，在人类特有基因ARHGAP11B的影响下，小鼠胚胎产生了更多的神经前体细胞，甚至可以对其正常展开的新皮质进行折叠了。科学家怀疑，ARHGAP11B基因在人类大脑皮层的进化扩展中起着关键作用。

人类特有基因的兴起

人类特有基因ARHGAP11B是在大约500万年前，沿着导致尼安德特人、丹尼索瓦人和现代人类的进化谱系，通过对普遍存在的基因ARHGAP11A的部分复制而产生的，在我们这条谱系形成时已经与形成黑猩猩的谱系分离了。

2016年的一项后续研究，Wieland Huttner的研究小组发现了ARHGAP11B蛋白的47个氨基酸序列为何未在ARHGAP11A蛋白中发现，并且对ARHGAP11B增加脑干细胞的能力至关重要的惊人原因。具体地说，他们在ARHGAP11B基因中发现的一个C-到-G碱基替换导致ARHGAP11B信使RNA中55个核苷酸的丢失，从而导致阅读框的移动，从而产生人类特有的、功能关键的47个氨基酸序列。这种碱基替换发生的时间可能要比500万年前这个基因出现的时间晚得多，也就是150万到50万年前的某个时间段。这种点突变并不罕见，但对于ARHGAP11B来说，其形成更大大脑的优势似乎已经立即影响了人类的进化。

人类基因对猴子的影响

然而，到目前为止，还不清楚人类特异基因ARHGAP11B是否也会导致非人灵长类动物大脑皮层的扩大。

为了调查这一点，研究人员与川崎中央实验动物研究所的Erika Sasaki以及东京庆应大学的Hideyuki Okano合作（这两所大学率先开发了一种产生转基因非人灵长类动物的技术）。这项研究的第一作者，博士后Michael Heide前往日本，与同事们直接在现场工作。他们构建了转基因的普通绒猴，在发育中的新皮质中表达了人类特有的基因ARHGAP11B（正常猴子是不含该基因的）。

日本在动物研究和动物福利方面有着与德国同样高的道德标准和条例。在日本采集101日龄（正常出生前50天）普通绒猴胎儿的大脑，运送到德国实验室进行详细分析。Heide解释说：“我们确实发现，普通的绒猴大脑的新皮质被放大，大脑表面折叠起来。其皮质板也较正常厚。此外，我们还可以看到在室下区外的基底径向胶质祖细胞数量增加，上层神经元数量增加，这是灵长类进化过程中增加的神经元类型。”

研究人员现在有功能证据表明，ARHGAP11B导致了灵长类新皮质的扩张。

伦理考量

领导这项研究的Wieland Huttner补充道：“我们将分析局限于绒猴胎儿，因为我们预计这一人类特有基因的表达会影响绒猴的新皮质发育。鉴于产后脑功能可能出现无法预见的后果，我们认为首先确定ARHGAP11B对胎儿绒猴新皮质发育的影响是一个先决条件，从伦理学的角度来看是强制性的。”

研究人员得出结论，这些结果表明，人类特有的ARHGAP11B基因可能在人类进化过程中导致了大脑皮层的扩张。

原文检索：Human-specific ARHGAP11B increases size and folding of primate neocortex in the fetal marmoset

（生物通：伍松）