尼安德特人模擬圖
尼安德特人滅絕被認(rèn)為是智力水平與人類存在現(xiàn)在差異。但是人類的腦容量與尼安德特人的腦容量并無多大差別，問題到底出在哪里？
左為人類頭骨，右為尼安德特人頭骨
最新的研究通過基因編輯技術(shù)，重建了尼安德特人式的“迷你大腦”，為解答這一問題提供了新的視角：量上沒差別，但是質(zhì)上的差別很大，大到外觀上都有區(qū)別。科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造出一個微小的大腦“類器官”，其包含已滅絕的人類近親尼安德特人和丹尼索瓦人的基因變異。雖然，通過人體干細(xì)胞工程制造的大腦類器官遠(yuǎn)不能真正代表尼安德特人大腦，但其與人類大腦類器官的大小、形狀和質(zhì)地卻有著明顯的差異。這項發(fā)現(xiàn)刊發(fā)于2月的《科學(xué)》雜志上。該研究可以幫助科學(xué)家了解人腦進化的遺傳路徑。
瑞士巴塞爾大學(xué)的發(fā)育生物學(xué)家格雷·坎普（Gray Camp）說，這是一篇提出了非凡主張的非凡論文。他的實驗室去年報告說，其構(gòu)建的大腦類器官中所包含的尼安德特人和人類共有的基因。之前關(guān)于人類大腦進化的最新研究是通過研究人類在進化中丟失了哪些基因。但是坎普對于這些結(jié)果持懷疑態(tài)度，而他們的工作則提出了更多需要調(diào)查的問題。
人類與尼安德特人和丹尼索瓦人的關(guān)系比與任何靈長類動物都更緊密。尼安德特人的基因組中約有40％現(xiàn)在仍然可以在人類身上發(fā)現(xiàn)。但是研究尼安德特人大腦的手段非常有限，因為大腦這類的軟組織很難經(jīng)歷歲月的考驗保存完好，而且大多數(shù)研究都依賴于檢查化石頭骨的大小和形狀。在這種情況下，了解尼安德特人的與人類的基因差異就非常重要，因為它可以幫助研究人員了解人類的獨特之處，尤其是人類大腦的。
由加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的神經(jīng)科學(xué)家Alysson Muotri領(lǐng)導(dǎo)的研究人員使用基因編輯技術(shù)CRISPR–Cas9將尼安德特人和丹尼索瓦人的NOVA1基因引入人類多能干細(xì)胞中，并對其進行培養(yǎng)，以形成類器官。最終，科學(xué)家獲得了一塊寬達(dá)5毫米的大腦類器官，并與正常的人腦類器官進行比較。
表達(dá)NOVA1基因的尼安德特人的大腦類器官與人類大腦類器官的差別之大，大到了外觀都不同的程度。
與人類大腦類器官（上圖）相比，含有古老基因的尼安德特人式的大腦類器官（下圖）更小且更粗糙。
Muotri說，人腦類器官通常是光滑的球形，而尼安德特人的大腦類器官則是粗糙的，表面復(fù)雜，而且比較小。研究者表示，這可能是由于腦細(xì)胞生長和繁殖方式不同。為了確定這個大腦類器官到底表達(dá)了哪個古老基因，研究人員比較了一個人類基因組序列庫和兩個尼安德特人、一個丹尼索瓦人的近乎完整的基因組。他們發(fā)現(xiàn)了61個基因與其人類版本始終不同。其中，NOVA1參與形成大腦突觸或神經(jīng)的連接，并在其活性發(fā)生改變時與神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)。
人類NOVA1基因不同于前述古老基因（這些古老基因仍然存在于其他活的靈長類動物中），是一個單一堿基。Muotri說，幾乎所有的現(xiàn)代人擁有的NOVA1基因版本都是現(xiàn)代版本，而不是尼安德特人或丹尼索瓦人舊版本的NOVA1基因。這一事實表明，人類版的NOVA1基因在進化過程中的某些時候為我們提供了巨大的優(yōu)勢。因此，最新的問題是，這些優(yōu)勢是什么？
尼安德特人式大腦類器官與人類大腦類器官的差異在分子水平上也持續(xù)體現(xiàn)著。研究小組發(fā)現(xiàn)了277個活性不同的基因。已知其中一些基因會影響神經(jīng)元發(fā)育和連通性。結(jié)果顯示，尼安德特人式大腦類器官含有不同水平的突觸蛋白，其神經(jīng)元的連接比人類大腦類器官的要少。同時，有證據(jù)表明尼安德特人式大腦類器官成熟更快，也就是說，大腦神經(jīng)元發(fā)育時間更短。
