如果將人腦基因轉給猴子,會發生什麼?
2019年04月19日17:02

  來源:科普中國

  在動物世界中,黑猩猩一直就是高智商的代表。看過《猩球崛起》的人肯定都對智商超群的凱撒印象非常深刻。

圖片來源網絡
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  同樣作為靈長類成員,人類和黑猩猩的基因相似度超過了98%,只有不到2%的基因差異。

  但就是這不到2%的差異,卻導致人類和黑猩猩在智力上的巨大差異。黑猩猩的智商一般只相當於人類3-4歲的小孩,這還算是非人類靈長動物中智商最高的了。

  更別說其他猴類,比如獼猴,那就得算人類的“遠親”了(基因相似度約為98%)。

如果將人類的基因轉移到其他靈長動物身上,會不會讓它們更聰明一些?
如果將人類的基因轉移到其他靈長動物身上,會不會讓它們更聰明一些?

  科學家們比你更好奇,中國科學院昆明動物研究所的科學家就首次嚐試用轉基因猴子模型來探討人類大腦起源的遺傳基礎。

網絡截圖
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  簡單說,就是科學家將人腦的一個基因移植到獼猴大腦中後,發現獼猴表現出更好的短期記憶和更短的反應時間。

  要想說清楚這2%的基因差異對智商的影響,我們一起捋一捋來龍去脈。

  人類大腦為什麼越來越聰明?

  其實大約2500萬年前,獼猴就和我們的祖先 “分家了”。

  雖然基因上相似度很高,但經過2500萬年的進化,人腦較其他靈長動物的腦要大。人腦的完善促使了人類有了更高的智商,這也是人類與其他靈長動物相比的高級之處。

圖片來源:DOI: 10.1371/journal.pbio.0030050.g001
圖片來源:DOI: 10.1371/journal.pbio.0030050.g001

  進化的過程給人腦留下了哪些痕跡,讓人腦智商遠遠超過了其他靈長動物呢?可能是由一些潛在的遺傳變化造成的。

圖片來源網絡
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  我們都知道,基因是生命的遺傳物質,基因只有被翻譯成蛋白質和轉錄成RNA才能控製生命活動。

  而一旦基因發生進化,一些生命活動就會被改變。

  在不斷進化過程中,人類基因上就出現了特有片段,形成了獨特的蛋白質,從而具有獨特的功能。

人類與非靈長類動物間那2%的基因差異可能是造成智商的高低的主要原因。
人類與非靈長類動物間那2%的基因差異可能是造成智商的高低的主要原因。

  人類大腦比其他靈長動物大腦高級在哪?

  大腦體積的擴大和認知能力的提高作為大腦進化的變化之一。人腦與其他靈長動物的腦相比,有以下變化:

  1)大腦的體積增大;2)增加了一個新的及功能獨特的皮質區域;3)增加了前皮質區域的大小;4)初級運動皮質和初級視覺皮質的相對大小沒有變化;5)神經膠質細胞的分佈發生變化;6)神經遞質作用模式的改變。

圖片來源:doi:10.1016/j.cobeha.2017.02.003
圖片來源:doi:10.1016/j.cobeha.2017.02.003

  此外作為人類“遠親”,獼猴雖然同樣具有情感和認知能力,但與人類還是有差別的。

  對比發現,人類神經元利用信息的能力(效率)優於獼猴神經元。

  這也就說明人類比獼猴處理情感的能力更強。

圖片來源:https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.12.032
圖片來源:https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.12.032

  在前面的研究中,科學家選擇將人腦的基因MCPH1移植到獼猴腦,發現獼猴短期記憶更好了。

  為什麼要選擇MCPH1基因?

  人類大腦發育受到諸多基因的調控,而MCPH1這個基因(也被稱為BRIT1)就是其一。

MCPH1是個多功能的蛋白:
MCPH1是個多功能的蛋白:

  1)MCPH1蛋白通過與E2F1蛋白相互作用,可以控製一個細胞變成兩個細胞以及讓一些壞的細胞出現凋亡。

  2)如果DNA被破壞了,這時MCPH1蛋白就會充當“修理師傅”把破壞的DNA修好。

  3)在人類中, MCPH1的突變會導致原發性小頭症,一種罕見的人類大腦發育障礙,其特徵是腦容量顯著減少和智力發育遲緩。

小頭症嬰兒(左)與普通嬰兒(右)的頭部大小對比,圖來自wikipedia
小頭症嬰兒(左)與普通嬰兒(右)的頭部大小對比,圖來自wikipedia

  MCPH1這個蛋白在人類中含量很高,但在非人類靈長類動物獼猴和黑猩猩中含量較少。因此,選擇了MCPH1蛋白和獼猴來進行試驗。

圖片來源網絡
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  轉入人腦MCPH1基因的轉基因猴出現類似於人腦發育遲緩(新生)的進化變化,且表現出更好的短期記憶和更短的反應時間。

  有了人腦基因的猴子會變得更聰明嗎?從上述實驗看來,這是有可能的。

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