人类与黑猩猩在遗传上有多大差距？图片来源：Pixabay研究人类演化

文章图片
图片来源：Pixabay
研究人类演化的最佳方式之一，就是同演化层面上与我们密切相关的非人类物种进行对比，并找出其中的相似性。尽管这能够帮助科学家寻找我们身为人类的关键，但它所提供的视野却过于狭窄，因此极难定义。为了消除这一矛盾，来自美国斯坦福大学（StanfordUniversity）的研究者们发明了一项用来比对基因差异的新技术。
通过用该技术进行的两组独立实验，研究人员发现了人类与黑猩猩间新的遗传差异：SSTR2和EVC2显著的表达差异。 SSTR2是一个在大脑皮层中调控神经元的活动的基因，并已知与人类的某些神经精神疾病（例如阿尔茨海默病和精神分裂症）相关，而EVC2则与面部形状紧密相关。研究结果分别发表于《自然》（Nature）与《自然·遗传学》（NatureGenetics）。
“研究人类演化具有重要意义，这不仅仅是为了理解我们从何而来，也是为了搞清楚为什么人类会患上那些其他物种中未曾出现的疾病， ”本文的通讯作者，近期于斯坦福大学遗传学专业毕业的RachelAgoglia表示。
发表于《自然》的研究阐述了这项新技术的细节。它涉及将人类和黑猩猩的皮肤细胞修饰，使其表现出类似干细胞的行为，然后让两者融合。干细胞具有在人为干预下分化为多种其他细胞类型的能力（但无法产生完整生物体）。

文章图片
图片来源：Pixabay
“这些细胞在此类研究中发挥着重要且特别的作用，使我们能够精确地并行对比人类和黑猩猩的基因和它们的活性。 ”斯坦福大学人文与科学学院（Stanford'sSchoolofHumanitiesandSciences）的生物学副教授HunterFraser表示。 Fraser是《自然·遗传学》研究的资深作者，并且与斯坦福药学院（StanfordSchoolofMedicine）精神病学和行为科学准教授SergiuPaca同为《自然》研究的共同资深作者。
顺式调控元件（cis-regulatoryelement）会影响位于同一条DNA分子或染色体上附近基因的表达，而Fraser实验室致力于探索在此层面比对人类与其他灵长类动物遗传信息的方式。而另一类元件——反式调控因子（trans-regulatoryfactor），能够调控位于基因组中其他染色体上遥远基因的表达。由于它们产生的广泛影响，在紧密相关的物种中，反式调控因子（例如蛋白质）相比于顺势调控元件更不容易发生变化。
但即使科学家已经能够采用人类和黑猩猩中相似的细胞进行试验，他们仍然需要提防潜在的干扰因素。比如说， Paca解释道，不同物种之间发育时序的差异显著阻碍着大脑发育的研究。这是因为人类大脑与黑猩猩大脑会以极为不同的速度发育，而且并没有一种明确的方式来将两者直接比对。将人类和黑猩猩的DNA置于同一个细胞核中，使科学家能够排除大部分的干扰因素。
在利用这些细胞的初步实验中， Agoglia诱导细胞形成皮质球状体（corticalspheroids），这是一种类器官，由一束脑细胞构成，高度模拟了发育中的哺乳动物大脑皮质。 Paca实验室处在发展大脑类器官和类组装体（assembloid）领域的前沿，并以此研究人类大脑如何组装，以及疾病如何影响这一过程。

文章图片
图片来源：Pixabay
“人类大脑在它大多数的发育阶段中都是无法被介入研究的，无论是分子层面还是细胞层面，因此我们引入了皮质球来帮助我们介入这些关键过程， ”Paca表示，他同时也是斯坦福大脑器官发生学（StanfordBrainOrganogenesis）项目主管（BonnieUytengsuandFamilyDirector）。