Alysson Muotri的實(shí)驗(yàn)室生長了這些由人類干細(xì)胞培育而來的大腦，這些干細(xì)胞有一個(gè)發(fā)育基因被編輯為尼安德特人曾經(jīng)擁有的版本,。圖片來源：J. Cohen/Science

迄今為止,，研究人員如果想要了解尼安德特人的大腦及其與現(xiàn)代人腦的區(qū)別，則必需要研究一個(gè)實(shí)體,。一直以來,，對(duì)這個(gè)已經(jīng)滅絕的神秘人類近親的神經(jīng)學(xué)的最好了解，來自于對(duì)其化石頭骨內(nèi)部空間的形狀和容積的分析,。

但最近3個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域的結(jié)合——古DNA,、CRISPR基因組編輯技術(shù)以及用干細(xì)胞構(gòu)建的“類器官”，提供了一種存在爭(zhēng)議的新選擇,，盡管這種選擇仍處于初級(jí)階段,。至少有兩個(gè)研究團(tuán)隊(duì)正在設(shè)計(jì)干細(xì)胞，將尼安德特人的基因納入其中,，并將其培育成反映遠(yuǎn)古DNA影響的“微型大腦”,。

盡管這些研究成果均未發(fā)表，但美國加州大學(xué)圣迭戈分校醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)家Alysson Muotri近日在該校舉行的一場(chǎng)名為“想象與人類進(jìn)化”的會(huì)議上,，首次描述了其所在團(tuán)隊(duì)研究的尼安德特人類器官,。該團(tuán)隊(duì)已將具有尼安德特人DNA的干細(xì)胞誘導(dǎo)成豌豆大小的塊狀物，模仿了真實(shí)大腦的外皮層,。與用典型的人類細(xì)胞形成的皮質(zhì)微型大腦相比,，尼安德特人的類器官擁有不同的形狀和不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中一些可能影響該人種的社交能力,。Muotri說：“我們正在嘗試重建尼安德特人的思想,。”

“我有點(diǎn)羨慕他們,?！眮喬靥m大艾莫利大學(xué)耶基斯國家靈長類動(dòng)物研究中心即將退休的神經(jīng)解剖學(xué)家Todd Preuss說，“從類器官到真正的大腦還需要很長一段時(shí)間,，但如果這項(xiàng)技術(shù)能夠得到足夠發(fā)展,，將可以為人們提供更多關(guān)于正常組織結(jié)構(gòu)的信息，那么你就會(huì)得到一些可能非常有用的東西,?！?/p>

德國萊比錫馬克斯·普朗克學(xué)會(huì)進(jìn)化人類學(xué)研究所所長Svante Paabo預(yù)計(jì)，這項(xiàng)研究會(huì)引起人們的質(zhì)疑,，因?yàn)楹茈y弄清楚哪些遺傳差異“與功能相關(guān)”,，而這些類器官只代表大腦發(fā)育的早期階段?！邦惼鞴俳M織遠(yuǎn)不能告訴我們成人的大腦是如何運(yùn)作的,。”Paabo說,，他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)通過從骨骼中找到DNA破譯了尼安德特人的基因組,。其團(tuán)隊(duì)也已經(jīng)開始生成含有尼安德特人大腦基因的類器官，但他強(qiáng)調(diào),，這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)帶來意想不到的突變,。“有很多控制實(shí)驗(yàn)要做,，我覺得我們很有希望解決這些疑問,。”Paabo說,，他計(jì)劃將尼安德特人的大腦類器官與由黑猩猩或現(xiàn)代人細(xì)胞培育的類器官進(jìn)行比較,。

Muotri的研究聚焦了尼安德特人和現(xiàn)代人約200個(gè)不同的蛋白質(zhì)編碼基因之一，即NOVA1,，它在現(xiàn)代人早期大腦發(fā)育中發(fā)揮著一定作用,，也與自閉癥和精神分裂癥有關(guān)。因?yàn)樗刂屏似渌虻腞NA剪接,，并可能助力尼安德特人形成了100多種新的大腦蛋白,。非常便利的是，尼安德特人基因與現(xiàn)代人基因之間只存在一個(gè)DNA堿基對(duì)的差異,。Muotri及其合作者從“神經(jīng)典型人”（沒有任何已知的與神經(jīng)疾病相關(guān)的遺傳缺陷的人）的皮膚細(xì)胞入手,，對(duì)其基因組進(jìn)行操縱，使其變?yōu)槎嗄芨杉?xì)胞,。該團(tuán)隊(duì)利用CRISPR技術(shù)靶向NOVA1,，并用尼安德特人的堿基對(duì)進(jìn)行交換，以取代現(xiàn)代人的堿基對(duì),。為避免被CRISPR產(chǎn)生的“脫靶”DNA改變以及產(chǎn)生干細(xì)胞時(shí)可能發(fā)生的遺傳錯(cuò)誤所誤導(dǎo),，他們對(duì)形成的細(xì)胞進(jìn)行了測(cè)序，并丟棄任何具有意外突變的細(xì)胞。

其中一些差異反映了Muotri在自閉癥兒童大腦神經(jīng)元發(fā)育研究中發(fā)現(xiàn)的問題,?！拔也幌胱屢恍┘彝サ贸鲞@樣的結(jié)論，認(rèn)為我在把自閉癥兒童和尼安德特人進(jìn)行比較,，但這是一個(gè)重要的觀察結(jié)果,。”Muotri說,，他的繼子就患有自閉癥,。在現(xiàn)代人中，這些類型的變化與社會(huì)化所需要的大腦發(fā)育缺陷有關(guān),。如果人們相信這是我們相對(duì)于尼安德特人的優(yōu)勢(shì)之一,，那么它是相關(guān)的。

Muotri已經(jīng)開發(fā)出現(xiàn)代人大腦類器官,，其團(tuán)隊(duì)可以在這個(gè)階段探測(cè)到塊狀類器官內(nèi)的振蕩電信號(hào),。他們正在將這些類器官連接到類似螃蟹的機(jī)器人上，希望類器官能夠?qū)W會(huì)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng),。最終,，Muotri想讓它們對(duì)抗由尼安德特人大腦運(yùn)行的機(jī)器人。

“這有點(diǎn)瘋狂,?！焙商m尼梅亨馬克斯·普朗克學(xué)會(huì)語言心理研究所遺傳學(xué)家Simon Fisher說，“但這是創(chuàng)造性的科學(xué),?！?strong>（晉楠編譯）

《中國科學(xué)報(bào)》 (2018-07-03 第3版 國際)