綜合研究探索基因表達對靈長類動物大腦進化的影響
來源：桑間濮上網(wǎng)
時間：2025-12-09 18:52:17
有史以來最廣泛的靈長類大腦研究，以了解基因表達如何影響大腦進化。研究信用:uux.cn/eLife（2024年）。探索DOI: 10.7554/eLife
（神秘的基因進化地球uux.cn）據(jù)馬薩諸塞大學阿默斯特分校（考特尼·巴比特）：由馬薩諸塞大學阿默斯特分校生物學家領(lǐng)導的跨學科研究小組最近發(fā)表了一項首次研究結(jié)果，調(diào)查了18種靈長類動物的表達基因表達和大腦進化之間的聯(lián)系。
研究小組收集了動物自然死亡的對靈動物大腦的影動物園以及向科學捐贈遺體的人的腦組織樣本，然后對每個樣本的長類RNA轉(zhuǎn)錄本進行測序，以生成每種靈長類動物大腦中表達的綜合17，000個基因的研究圖譜。
然后，探索研究小組比較了每個物種的基因進化全序列RNA轉(zhuǎn)錄組，以更好地了解基因組學和進化之間的表達聯(lián)系，并可能深入了解大腦活動和神經(jīng)退行性疾病的對靈動物大腦的影細微差別。
“我們研究靈長類動物的長類大腦進化，”發(fā)表在eLife上的綜合論文的第一作者、馬薩諸塞大學阿默斯特分校分子和細胞生物學博士生凱蒂·里克爾頓說。
“靈長類動物（尤其是人類）的定義是，與身體大小相比，大腦非常大——然而，盡管人類、黑猩猩和狐猴擁有相似的DNA序列，但它們都非常不同。我們認為這種差異可以部分解釋為哪些基因的表達水平較高或較低。”
其他研究人員對靈長類動物大腦中的RNA進行了測序，但范圍有限得多。“如果我們要弄清楚是什么讓人類在靈長類動物中獨一無二，”資深作者、馬薩諸塞大學阿默斯特分校生物學副教授考特尼·巴比特說，“我們將不得不研究更廣泛的靈長類動物，以前從未有人研究過如此大的樣本。”
為了進行他們的研究，里克爾頓、巴比特和他們的同事與馬里蘭大學的國家兒童健康和人類發(fā)育研究所、國家黑猩猩大腦資源以及其他十幾個因其腦組織的道德來源而受到廣泛尊重的機構(gòu)合作。
研究小組從18個被調(diào)查物種的四個不同腦區(qū)——包括前額葉皮層、初級視覺皮層、海馬體和小腦——獲得了樣本，并使用馬薩諸塞大學阿默斯特應(yīng)用生命科學研究所的基因組學核心進行了RNA測序。
RNA是DNA（每個物種的總體規(guī)劃）和真正構(gòu)建個體身體的蛋白質(zhì)之間的中間步驟。
可以產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的數(shù)量和種類由RNA的數(shù)量決定，這與里克爾頓、巴比特和他們的同事生成的轉(zhuǎn)錄組有關(guān)。這是一項艱巨的任務(wù)。
“我們對18個物種的四個區(qū)域中表達的17，000個基因進行了測序，”巴比特說。“我們能夠以非常高的分辨率對它們進行采樣，”里克爾頓補充道。“這是我們擁有的這18個物種大腦的最佳轉(zhuǎn)錄組系列。"
該團隊正在尋找與認知和代謝相關(guān)的一系列大腦功能的差異，因為我們?nèi)祟惻c靈長類動物親屬共有的大而復雜的大腦需要大量能量。他們發(fā)現(xiàn)，從人類到侏儒懶猴，不同物種之間存在顯著差異。
例如，與其他16個物種相比，人類和黑猩猩表現(xiàn)出了顯著的差異，盡管人類和黑猩猩是在相對較短的時間內(nèi)從其他大型類人猿中分化出來的，留給自然選擇發(fā)揮作用的時間很少。盡管研究小組取樣的大腦四個區(qū)域存在差異，但大多數(shù)差異似乎主要可以用物種進化來解釋。
里克爾頓指出，小腦是個例外。“從進化上來說，這是大腦最古老的部分，”里克爾頓說，“因此每個物種都有最多的時間以不同的方式進化。”
最后，研究小組的發(fā)現(xiàn)確定了進一步研究的特定基因，這可能有助于解釋特定靈長類動物大腦的進化。這些基因可能有助于更好地了解四個區(qū)域中每個區(qū)域大腦活動的細微差別，并為各種人類神經(jīng)退行性疾病（如阿爾茨海默病）提供見解。
“這是一個偉大的進化悖論:人類和黑猩猩擁有幾乎相同的基因，但我們卻如此不同，”巴比特說。“為了弄清楚是什么讓我們成為人類，我們將不得不研究我們進化表親的廣泛基因表達，這正是我們已經(jīng)開始進行的這項研究。”
