尼安德特人的DNA是如何塑造人类大脑的?网友:我也像尼安德特人?

没有人拥有尼安德特人的大脑,但有些人却拥有尼安德特人大脑的形状。

研究人员于12月13日在《当代生物学》(Current biology)杂志上发表报告称,一些欧洲祖先的大脑形状受到数万年前通过杂交获得的尼安德特人DNA的影响。

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这些DNA变异似乎会影响两个基因的表达,使一些人类的大脑略显不那么圆,而更像是尼安德特人拉长的大脑。

研究小组成员菲利普•冈兹是德国莱比锡马克斯普朗克进化人类学研究所的古人类学家。“我想你用肉眼是看不到的。”这些人看起来不像尼安德特人。

尼安德特人的DNA变异改变了大脑中负责计划、协调和学习运动的区域的基因表达。这些能力被用于说话和语言,但没有迹象表明尼安德特人的DNA会影响现代人的认知能力。

相反,研究人员说,他们的发现指向了可能赋予人类大脑独特形状的生物变化。

1.改变大脑

今年早些时候,冈兹和两位同事确定,现代人类圆润的大脑形状是逐渐进化的,在3.5万至10万年前达到现在的样子。非洲各地最早的人类化石可以追溯到大约20万至30万年前,它们的大脑很大,但却很长。冈兹说:“在智人的谱系中,大脑中确实发生了一些变化。”

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田纳西州纳什维尔范德比尔特大学(Vanderbilt University)进化遗传学家托尼•卡普拉(Tony Capra)表示,鉴于尼安德特人的大脑不能很好地变成化石,研究尼安德特人DNA如何影响人类生物学是研究两种物种差异的唯一途径之一。他说:“我们永远不可能完整地挖掘出尼安德特人的大脑,并将其与我们的大脑进行比较。”

因此,研究小组着手鉴定有助于人类大脑圆润的DNA变异。他们假设一些尼安德特人的变种——所有有欧亚血统的人类都携带着这些变种——可能会影响智人的大脑形状,使其更细长。

他们首先分析了4,468名欧洲血统的人的脑部扫描结果,并量化了他们的整体圆度。研究人员随后测试了一些现代人身上已知的大约5万个尼安德特人DNA变体中的任何一个是否与他们大脑形状的差异有关。

他们找到了两个基因附近的变异。这些变异不会改变这些基因编码的蛋白质的形状,而是改变了它们在大脑中形成的位置。

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尼安德特人在一种名为UBR4的基因附近发生变异,这种基因在制造神经元方面发挥作用,降低了这种基因在名为基底神经节的大脑深层结构中的表达。

尼安德特人的基因PHLPP1与构建神经隔离的脂肪鞘有关,PHLPP1基因附近有尼安德特人的变体,这种基因在小脑中有更大的表达。

2.重要的功能

位于西班牙巴塞罗那的加泰罗尼亚研究与高级研究所(Catalan Institute for Research and Advanced Studies)的神经学家塞德里克·博克克斯(Cedric Boeckx)对这些基因表达发生改变的大脑区域很感兴趣,这些基因的表达此前与人类认知以及尼安德特人基因的缺失或抑制有关。

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例如,2017年的一项研究发现,尼安德特人基因的表达往往在基底神经节和小脑中受到抑制,这表明这些基因的人类版本对大脑功能很重要。

荷兰尼梅亨马克斯普朗克心理语言学研究所(Max Planck Institute for psycholinguels)的神经遗传学家西蒙费希尔(Simon Fisher)指出,语言和工具的使用也可能取决于这些区域所支撑的精细的运动控制。费希尔是这项最新研究的负责人。

Fisher与人共同发现了一种与语言有关的基因FOXP2,它影响基底神经节和小脑的大脑回路。2014年的一项研究发现,FOXP2基因存在于人类基因组的一大片区域,不包含尼安德特人的变异

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然而,研究人员表示,没有证据表明他们在新研究中发现的变异会影响语言或除大脑形状以外的任何特征。

Fisher和Boeckx都认为,活跃在大脑不同部位的更多基因,可能也会影响大脑的圆度。“我们不认为这是一个基因神奇地改变了大脑的形状,”Fisher说。

下一步,他的团队计划在英国生物银行数据库中寻找更多影响这一性状的变异,该数据库正在收集10万人的脑部扫描和基因组数据。他说:“我们需要找到更多这样的基因。”


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