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是什么让我们成为人类?答案就在“垃圾DNA”中
2022-09-10

虽然所谓的“垃圾DNA”片段常常被认为不具有功能,但却构成了大部分的人类DNA

新浪科技讯 北京时间10月22日消息,人类的DNA与黑猩猩非常相似,也有很多行为上的相似之处。从进化的角度,黑猩猩是我们现存最近的“亲戚”。近日,瑞典隆德大学的干细胞研究人员发现,人类DNA中以往常被忽视的部分,即所谓的非编码DNA,可能导致了人类与黑猩猩之间的差异,并可能是人类与黑猩猩具有不同大脑工作方式的原因。相关的研究结果发表在近期的《细胞-干细胞》(Cell Stem Cell)杂志上。

以往的研究表明,人类与黑猩猩的亲属关系源于大约500万到600万年前的一个共同祖先,在那之后,二者走上了不一样的进化道路,最终形成了今天的黑猩猩和智人。

研究负责人、隆德大学神经科学教授约翰·雅各布松解释道:“我们没有研究活的人类和黑猩猩,而是使用在实验室中培养的干细胞。这些干细胞是由我们在德国、美国和日本的合作伙伴利用重新编码的皮肤细胞培育而成的。然后,我们检查了其中已经发育为脑细胞的干细胞。”

利用这些干细胞,研究人员培养得到了人类和黑猩猩的脑细胞,并对这两种细胞进行了比较。研究人员随后发现,对于各自的一部分DNA,人类和黑猩猩有着不一样的使用方式,而这似乎在二者的大脑发育中起着相当重要的作用。

研究人员表示,人类DNA中的这一部分很让人意外,因为这种所谓的DNA结构变体之前被称为“垃圾DNA”,具有一长串重复的DNA序列,长期以来一直被认为不具备功能。此前,研究人员一直在编码蛋白质的基因部分寻找答案,但这部分基因只占整个DNA的2%;他们还检查了蛋白质本身,试图找到差异的例子。

这项新的发现表明,这种差异似乎存在于编码蛋白质的基因之外,在所谓“垃圾DNA”当中。虽然这些DNA片段被认为不具有功能,但却构成了大部分的人类DNA。

“这表明,人类大脑进化的基础是遗传机制,而这可能比之前认为的要复杂得多。此前人们认为答案就在那2%的蛋白质编码DNA中,”雅各布松说,“但我们的研究结果表明,对大脑发育有重要意义的部分可能隐藏在被忽视的98%中。看起来,这98%具有很重要的作用。这是一个令人惊讶的发现。”

值得一提的是,隆德大学的研究人员使用了一项革命性的干细胞技术,正是该技术使这类研究成为可能。2012年,开发这项技术的日本研究人员山中伸弥获得了诺贝尔生理学或医学奖。他发现,某些已经特化的细胞可以被重新编程,发育成所有类型的身体组织。在隆德大学的研究中,重新编程的皮肤细胞最后发育成了脑细胞。可以说,如果没有这项技术,研究人员就不能在符合道德伦理的前提下研究人类和黑猩猩之间的差异。

那么,为什么研究人员想要了解人类与黑猩猩之间的差异?雅各布松解释道:“我相信大脑是理解人类之所以为人类的关键。人类如何使用他们的大脑,以此建立社会、教育后代并发展先进的技术?这是个很吸引人的问题。”

雅各布松相信,在未来,这些新发现可能还有助于从遗传学角度回答有关精神疾病的问题,比如精神分裂症——一种似乎是人类独有的疾病。他总结道:“在我们做到这一切之前,还有很长的路要走。现在,我们可能不仅需要对这2%的编码DNA进行研究,还必须对100%的编码DNA进行更深入的研究。这是一项相当复杂的研究任务。”