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【央视新闻客户端】
我们人类如何变成现今这个模样 ,是科学家长期以来一直试图揭晓的谜团,现代人类是如何进化形成如此高等级的认知能力,从而产生复杂语言 、诗歌和火箭技术的呢?我们的大脑在哪些方面不同于近亲物种?例如:尼安德特人和丹尼索瓦人。
通过将这些灭绝物种的古老基因重新引入人类的“迷你大脑”——在实验室培育干细胞簇 ,将人类干细胞组织成微型人脑,科学家开始发现新的线索。
我们对人类进化的大部分认知来自于古代化石和骨骼的研究,我们知道尼安德特人和丹尼索瓦人在大约50-60万年前与人类进化“分道扬镳 ” ,最后的尼安德特人直到大约4万年前才从欧洲大陆彻底消失。
现代人类携带“突变基因”
同时,研究还表明,人类和尼安德特人发生了杂交 ,尼安德特人比之前认为的要复杂得多 。通过研究头骨化石的大小和形状,我们还知道,古人类大脑与现代人类头骨大小相近,这意味着古人类大脑比现代人类大脑更大 ,而且形状也有不同,然而,尽管这些变化可能与不同的认知能力相关 ,但化石记录不能单独解释该形状如何影响大脑功能。幸运的是,最近的技术进步提供了一条新途径来理解我们与灭绝近亲物种之间的区别。
通过对古代人类DNA测序,科学家可以将尼安德特人和丹尼索瓦人的基因与现代人的基因进行比较 ,这将有助于识别差异和相似性,揭晓我们与尼安德特人和丹尼索瓦人的大部分DNA是相同的 。
然而,在特定地区生活的现代人类 ,仅他们携带了“突变基因 (与尼安德特人和丹尼索瓦人相比)”,这些特殊DNA可能是区分我们与灭绝近亲物种的特征之一,通过分析这突变基因的原理机制 ,我们就可以了解现代人类所独有的特征及变化。
分析比较远古和现代人类DNA序列的研究已确定了对大脑功能、行为和发育至关重要的基因差异,特别是涉及细胞分裂和突触(在细胞之间传递神经电脉冲)的基因,这表明人类大脑的成熟要比尼安德特人更慢。
具体来讲,婴儿眼窝前额叶皮层的发育 ,被认为与决策等高级认知能力有关,自从现代人类与尼安德特人进化分离以来,可能发生了显著且微妙的变化 ,现代人类达到性成熟的年龄比祖先物种更晚,这将有助于解释为什么我们寿命更长 。
成长中的大脑
长期以来,人们一直不清楚哪一种进化突变是最重要的 ,近期,美国加州大学圣地亚哥分校艾利森·莫特里带领一支科学家小组在《科学》杂志上发表一项研究报告,揭示了这个谜团。
他们进行了一项试验 ,用人体皮肤干细胞培育微型大脑——科学上称为“类器官”,大脑类器官并不像真实大脑一样有意识,它们结构非常简单 ,由于缺乏血液供应,它们的长度不会超过5-6毫米,但它们可以释放脑电波,并形成相对复杂的光神经网络。
研究小组使用曾获诺贝尔奖的CRISPR-Cas9技术(即“基因剪刀技术 ”) ,将一种与大脑发育有关、现已灭绝消失的基因插入类器官中,该技术可以精确编辑和操纵基因 。
我们知道该基因的“老版本”曾存在于尼安德特人和丹尼索瓦人身体中,而现代人类携带着该基因的“突变版本”。试验中的基因改良类器官表现出几个不同之处 ,它的扩张速度比人体类器官慢,并且改变了神经元之间连接结构,与光滑、球状现代人体类器官相比 ,它们更小,表面粗糙复杂。
促使基因突变的一个因素?
该项研究识别发现现代人类和古人类之间存在差异的61种基因,其中就包括NOVA1基因 ,它在早期大脑发育过程中对调节其他基因的活动发挥着至关重要的作用,它也在突触形成中具有重要意义 。
之前科学家发现NOVA1基因活性的改变会引起神经系统疾病,例如:小头畸形(导致头部变小) 、癫痫、严重的发育迟缓和家族性自主神经功能障碍的遗传疾病 ,这表明它对正常的人类大脑功能很重要。现代人类携带的“突变版本 ”基因仅改变了基因代码中的一个生物化学字母,该变化导致基因产生NOVA1蛋白质,使该基因具有不同的成分,以及可能存在的活性差异。
科学家在分析该类器官时 ,发现古代NOVA1基因改变了277个其他基因的活性,其中许多基因参与创建脑细胞之间的突触和连接,因此 ,迷你大脑的细胞网络结构与现代人类存在差异。
这意味着NOVA1基因的突变导致了人类大脑的基本变化,DNA密码中的一个生物化学字母的改变可能会使现代人类大脑功能提升到一个新水平,但我们不知道该过程究竟发生了什么?
研究小组表示 ,他们将继续深入研究其他60个基因的细节,观察当研究人员改变每个基因或几个基因的组合时会发生什么?
毫无疑问,这是一个非常有趣的研究领域 ,类器官能为分析远古物种的大脑提供重要线索,但我们的研究工作才刚刚开始,对单个基因的操控并不能捕获真正的尼安德特人和丹尼索瓦人的基因 ,但它仍然能帮助科学家理解人类某些特定基因的运行机制 。(叶倾城)
科学技术让人的基因重组,是不会就会复活一个人?
对大多数人来说,DNA数据存储是一项非常神奇的技术。自然界数亿年来,各种生物利用DNA携带的遗传信息来保证物种的繁殖。在20世纪60年代初期 ,科学家们提出了利用DNA存储信息的想法 。目前生命科学大数据整体话题已经火了很久,编著也一直关注这方面的动态。今年年初宣布将16G的维基百科储存在DNA分子中,不久前大使分子也表示可以储存数据 ,甚至有人建议使用光谱。科学技术需要超前的想象力,但科学也要正视任何现实和它带来的所有影响和结果 。”
这个数据有多大,大约相当于3万亿个1TB硬盘。这么说好像还不具体。如果这个硬盘上总共储存了5分钟一首MP3音乐 ,那么全世界70亿人一起昼夜听这首音乐需要1000亿年 。但是,根据当前现有存储系统的升级速度,30年后将无法容纳这些数据。现在幸运的是 ,在现有硬盘过载的情况下,云可以存储大量数据。那么30年,50年后呢?
这就是为什么很多人对DNA这种生物化学质量视而不见 。因为DNA足够稳定和庞大。在很多人眼里 ,DNA就像古老的神灵,像自然一样神秘而强大。书可能消失,硬盘可能消失,云可能消失 ,但DNA不是这样,所以选择DNA作为数据存储的良性载体。如何读取DNA中存储的数据?首先,DNA是双链 ,需要解开螺旋,将双链作为单链打开 。然后通过讲义找到我们要读取的DNA序列,解码DNA序列 ,再用0和1解码,就能读取数据。
我是无知的。nature和science报道了类似的研究,但以前存储的数据都很小 。也就是说 ,没有超过1Mb。这次研究存储了超过200mb的数据。做这个真的很贵,很贵,很贵 。这个研究是微软做的。据推测 ,将投资数千万、数亿或美元。所以我们只是想了一会儿“快点,提取我的血液,分离特异性的T淋巴细胞,找出起始序列是多少DNA序列 ,快点破译 。所有敌国的信息都在里面。”孩子们不需要读书,直接将数学 、语言、英语、所有代码转换成DNA,自然无敌。
自新中国建立以来 ,我国的科学技术日益发展壮大 。不仅在科学技术上实现了基因重组,还实现了转基因和克隆技术。所以有人提出了疑问,科学技术能够把人的基因进行重组 ,是不是就能把一个人复活?答案肯定是否定的。
基因是我们每个人所共有的,但是每个人的都不一样。关于基因的秘密,世界基因研究组织也在研究 ,但是并不理想 。因为基因实在是太神秘了。基因不仅仅控制着人类的长相 、性别,还控制着人类的衰老,死亡等等。一些基因也能够控制人类疾病的发生 。比如猫叫综合征、21三体综合症等等。所以科学家们一直致力于基因的研究 ,期望有一天能通过基因的手段治疗这些疾病。 基因重组是基因研究的一大领悟 。基因重组就是把两个基因用某种酶同时?剪开?,然后再用另一种酶充当?基因的针线?把这两种基因?缝合?起来。这就是基因的重组。第一种酶一般是限制性核酸内切酶,能够水解基因之间的化学键,从而把基因?剪开? ,也被成?基因剪刀?;而另一种酶则是连接酶,能够修复基因之间的化学键,和限制性核酸内切酶的功能完全相反 ,被称为?基因针线? 。 基因重组的目的是为了把目的基因导入目标生物体内,所以基因重组还需要载体来承载目的基因。这种载体被称为质粒。一般存在于原核生物中 。基因重组一般采用大肠杆菌中的质粒。质粒是一个单键的环状的DNA分子。能够运载目的基因进入目标生物体内。总之,基因重组是一种很复杂的工程 。 目前 ,基因重组的技术已经用于医学上,并且取得了显著的效果。例如利用基因重组T淋巴细胞导入人体,而使人类能够正常的分泌T淋巴细胞 ,从而提高了那些先天性免疫缺陷病的人们的抵抗力。但是复活人类目前是不可能实现的,但是未来能不能实现却是个未知数 。关于“神秘“突变基因 ”可能揭晓现代人类幸存谜题”这个话题的介绍,今天小编就给大家分享完了 ,如果对你有所帮助请保持对本站的关注!
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