是什么讓我們區(qū)別于其他動物成為人類?人腦與其他動物的大腦區(qū)別在哪兒?這些都是神經科學中非常有趣的問題?？茖W家發(fā)現，人類基因組中有3000多個區(qū)域不同于任何其他哺乳動物(包括與人類最親近的靈長類)。近日，一項發(fā)表于《神經元》的研究證實，近一半的被稱作人類加速進化區(qū)(HAR)的基因組在改寫人類大腦發(fā)育的過程中發(fā)揮了重要作用，為人類進化的遺傳基礎研究提供了重要見解。
HAR是一組DNA片段，它們在除人類外的其他哺乳動物身上幾乎相同，這意味著人類的進化改變了這些DNA片段。
為了系統(tǒng)地確定此前發(fā)現的3171個HAR中哪一個最有可能在人類近期大腦皮層進化中起作用，研究人員檢查了在人類和小鼠多種細胞類型與組織中，這些HAR區(qū)域調節(jié)基因的作用。
“我們知道許多HAR可能作為大腦中基因表達的調節(jié)器而發(fā)揮作用，但我們對它們在哪種類型的細胞中工作、在人類生命中何時何地發(fā)揮作用知之甚少。”論文第一作者、美國哈佛大學醫(yī)學院的Ellen DeGennaro說，“我們的目標是填補關于哪些HAR在大腦中起重要作用以及如何起作用的知識空白，以便研究人員進行更深入的檢測。”
為了克服早期研究方法的局限性，研究論文通訊作者、哈佛大學醫(yī)學院的Christopher Walsh和同事開發(fā)了一種名為CaptureMPRA的新方法。該方法利用分子條形碼倒置探針捕獲目標序列(HAR及其周圍DNA)。通過研究，研究小組確定了210種HAR，它們顯著增強了人類神經細胞中的基因活性。這些HAR可能影響人類大腦發(fā)育。
研究人員還發(fā)現了一個名為PPP1R17的受幾種HAR調節(jié)的基因，它在發(fā)育中大腦的一些細胞中表達。
研究人員比較了小鼠、雪貂、恒河猴和人類發(fā)育中大腦PPP1R17的表達，發(fā)現在恒河猴和人類身上，該基因在大腦皮層中表達，但在小鼠和雪貂身上沒有表達。
該發(fā)現表明，在非靈長類動物和靈長類動物之間，以及非人靈長類動物和人類之間，PPP1R17存在的細胞類型和發(fā)育表達模式都發(fā)生了快速變化。
研究人員表示，PPP1R17在人類中的獨特變化，可能與人類異常大的大腦有關。較大的大腦由大量細胞組成，每個細胞都可能含有有害突變，修復這些突變需要時間，PPP1R17在細胞周期中減慢了神經祖細胞的發(fā)育進程，有助于消除有害突變。(徐銳)
營業(yè)執(zhí)照公示信息