是什么讓我們區(qū)別于其他動(dòng)物成為人類(lèi)？人腦與其他動(dòng)物的大腦區(qū)別在哪兒？這些都是神經(jīng)科學(xué)中非常有趣的問(wèn)題。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)基因組中有3000多個(gè)區(qū)域不同于任何其他哺乳動(dòng)物（包括與人類(lèi)最親近的靈長(zhǎng)類(lèi)）。近日，一項(xiàng)發(fā)表于《神經(jīng)元》的研究證實(shí)，近一半的被稱(chēng)作人類(lèi)加速進(jìn)化區(qū)（HAR）的基因組在改寫(xiě)人類(lèi)大腦發(fā)育的過(guò)程中發(fā)揮了重要作用，為人類(lèi)進(jìn)化的遺傳基礎(chǔ)研究提供了重要見(jiàn)解。

　　HAR是一組DNA片段，它們?cè)诔祟?lèi)外的其他哺乳動(dòng)物身上幾乎相同，這意味著人類(lèi)的進(jìn)化改變了這些DNA片段。

　　為了系統(tǒng)地確定此前發(fā)現(xiàn)的3171個(gè)HAR中哪一個(gè)最有可能在人類(lèi)近期大腦皮層進(jìn)化中起作用，研究人員檢查了在人類(lèi)和小鼠多種細(xì)胞類(lèi)型與組織中，這些HAR區(qū)域調(diào)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(dá)的調(diào)節(jié)器而發(fā)揮作用，但我們對(duì)它們?cè)谀姆N類(lèi)型的細(xì)胞中工作、在人類(lèi)生命中何時(shí)何地發(fā)揮作用知之甚少?！闭撐牡谝蛔髡摺⒚绹?guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Ellen DeGennaro說(shuō)，“我們的目標(biāo)是填補(bǔ)關(guān)于哪些HAR在大腦中起重要作用以及如何起作用的知識(shí)空白，以便研究人員進(jìn)行更深入的檢測(cè)?！?/p>

　　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(xué)醫(yī)學(xué)院的Christopher Walsh和同事開(kāi)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(biāo)序列（HAR及其周?chē)鶧NA）。通過(guò)研究，研究小組確定了210種HAR，它們顯著增強(qiáng)了人類(lèi)神經(jīng)細(xì)胞中的基因活性。這些HAR可能影響人類(lèi)大腦發(fā)育。

　　研究人員還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)名為PPP1R17的受幾種HAR調(diào)節(jié)的基因，它在發(fā)育中大腦的一些細(xì)胞中表達(dá)。

　　研究人員比較了小鼠、雪貂、恒河猴和人類(lèi)發(fā)育中大腦PPP1R17的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)在恒河猴和人類(lèi)身上，該基因在大腦皮層中表達(dá)，但在小鼠和雪貂身上沒(méi)有表達(dá)。

　　該發(fā)現(xiàn)表明，在非靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物和靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物之間，以及非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物和人類(lèi)之間，PPP1R17存在的細(xì)胞類(lèi)型和發(fā)育表達(dá)模式都發(fā)生了快速變化。

　　研究人員表示，PPP1R17在人類(lèi)中的獨(dú)特變化，可能與人類(lèi)異常大的大腦有關(guān)。較大的大腦由大量細(xì)胞組成，每個(gè)細(xì)胞都可能含有有害突變，修復(fù)這些突變需要時(shí)間，PPP1R17在細(xì)胞周期中減慢了神經(jīng)祖細(xì)胞的發(fā)育進(jìn)程，有助于消除有害突變。

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.neuron.2021.08.005