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人脑为何布满“核桃纹”?科学家解析古老基因调控机制
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如果你观察过人类大脑的模型或照片,一定会对它满布沟回的 " 核桃纹 " 印象深刻。中国科学家一项研究揭示了 " 核桃纹 " 进化的奥秘,该成果于 9 月 29 日发表在国际期刊《自然 - 遗传学》上。

图为哺乳动物大脑的比对图。新华社发

相比光滑平整的小鼠大脑,人类大脑充满错综复杂的褶皱,这是决定人类高级认知功能产生的重要生物学基础之一。传统观点认为,灵长类大脑皮层的扩张主要得益于进化出的新基因,但中国科学院昆明动物研究所研究员石磊团队揭示了另一种可能:一些古老且保守的基因,通过调控元件的改变来重塑表达水平,同样对人类大脑进化发育起到关键作用。

为了追踪这一可能的进化过程,石磊团队比较了小鼠、树鼩、狨猴、猕猴和人类胚胎期大脑皮层各层的转录组数据。结果发现,一个名为 "CCNB1IP1" 的古老基因,在灵长类出现之前,就已在灵长类近邻物种树鼩大脑中表达出来,尽管表达水平相对较低。在随后的进化历程中,其表达水平在树鼩、狨猴、猕猴和人类之间,呈现出明显的阶梯式上升,并在人类大脑中达到最高水平。

" 这个古老基因的表达量与大脑皮层的折叠程度密切相关。" 石磊说," 比如,有平滑脑的狨猴,这一基因的表达量与树鼩相近;大脑有褶皱的猕猴,该基因表达量明显升高;而沟回程度丰富的人类大脑,这个基因的表达量最高。进一步的研究表明,CCNB1IP1 表达量的提高,是由该基因上游顺式调控元件的进化所驱动的。"

这项研究不仅为理解人类大脑的进化提供了新视角,也为探索神经发育疾病的成因提供了新的线索。

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