是什麼讓我們成為人類?答案就在「垃圾DNA」中

2021年10月22日11:41
 雖然所謂的“垃圾DNA”片段常常被認為不具有功能,但卻構成了大部分的人類DNA
 雖然所謂的“垃圾DNA”片段常常被認為不具有功能,但卻構成了大部分的人類DNA

  10月22日消息,人類的DNA與黑猩猩非常相似,也有很多行為上的相似之處。從進化的角度,黑猩猩是我們現存最近的“親戚”。近日,瑞典隆德大學的幹細胞研究人員發現,人類DNA中以往常被忽視的部分,即所謂的非編碼DNA,可能導致了人類與黑猩猩之間的差異,並可能是人類與黑猩猩具有不同大腦工作方式的原因。相關的研究結果發表在近期的《細胞-幹細胞》(Cell Stem Cell)雜誌上。

  以往的研究表明,人類與黑猩猩的親屬關係源於大約500萬到600萬年前的一個共同祖先,在那之後,二者走上了不一樣的進化道路,最終形成了今天的黑猩猩和智人。

  研究負責人、隆德大學神經科學教授約翰·雅各布鬆解釋道:“我們沒有研究活的人類和黑猩猩,而是使用在實驗室中培養的幹細胞。這些幹細胞是由我們在德國、美國和日本的合作夥伴利用重新編碼的皮膚細胞培育而成的。然後,我們檢查了其中已經發育為腦細胞的幹細胞。”

  利用這些幹細胞,研究人員培養得到了人類和黑猩猩的腦細胞,並對這兩種細胞進行了比較。研究人員隨後發現,對於各自的一部分DNA,人類和黑猩猩有著不一樣的使用方式,而這似乎在二者的大腦發育中起著相當重要的作用。

  研究人員表示,人類DNA中的這一部分很讓人意外,因為這種所謂的DNA結構變體之前被稱為“垃圾DNA”,具有一長串重複的DNA序列,長期以來一直被認為不具備功能。此前,研究人員一直在編碼蛋白質的基因部分尋找答案,但這部分基因只占整個DNA的2%;他們還檢查了蛋白質本身,試圖找到差異的例子。

  這項新的發現表明,這種差異似乎存在於編碼蛋白質的基因之外,在所謂“垃圾DNA”當中。雖然這些DNA片段被認為不具有功能,但卻構成了大部分的人類DNA。

  “這表明,人類大腦進化的基礎是遺傳機制,而這可能比之前認為的要複雜得多。此前人們認為答案就在那2%的蛋白質編碼DNA中,”雅各布鬆說,“但我們的研究結果表明,對大腦發育有重要意義的部分可能隱藏在被忽視的98%中。看起來,這98%具有很重要的作用。這是一個令人驚訝的發現。”

  值得一提的是,隆德大學的研究人員使用了一項革命性的幹細胞技術,正是該技術使這類研究成為可能。2012年,開發這項技術的日本研究人員山中伸彌獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。他發現,某些已經特化的細胞可以被重新編程,發育成所有類型的身體組織。在隆德大學的研究中,重新編程的皮膚細胞最後發育成了腦細胞。可以說,如果沒有這項技術,研究人員就不能在符合道德倫理的前提下研究人類和黑猩猩之間的差異。

  那麼,為什麼研究人員想要瞭解人類與黑猩猩之間的差異?雅各布鬆解釋道:“我相信大腦是理解人類之所以為人類的關鍵。人類如何使用他們的大腦,以此建立社會、教育後代併發展先進的技術?這是個很吸引人的問題。”

  雅各布鬆相信,在未來,這些新發現可能還有助於從遺傳學角度回答有關精神疾病的問題,比如精神分裂症——一種似乎是人類獨有的疾病。他總結道:“在我們做到這一切之前,還有很長的路要走。現在,我們可能不僅需要對這2%的編碼DNA進行研究,還必須對100%的編碼DNA進行更深入的研究。這是一項相當複雜的研究任務。”(任天)

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