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人类的聪明基因转给猴子,意义何在 [复制链接]

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▲恒河猴(ICphoto/图)

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把人类的大脑基因转移到恒河猴体内,这一研究显然并非只想证明人之所以比猴子聪明,是因为有MCPH1之类的特殊基因,而是想通过这一角度探讨人与非人灵长类在进化历程以及生物学差异上的重要原因。

本文首发于南方周末未经授权不得转载

南方周末特约撰稿张田勘

责任编辑

朱力远

中国科学院昆明动物研究所宿兵研究团队和国内外多个研究团队(昆明理工大学、昆医院以及美国北卡罗来纳大学等)合作,首次在国际上构建了携带人类基因(MCPH1)拷贝的转基因恒河猴,成功获得了8个F0代和3个F1代转基因猴,最终5只幸存并参与了实验。

研究结果表明,转基因猴存在明显的神经细胞和神经网络成熟延迟现象。由于神经细胞和神经网络的延迟,转基因猴变得更为聪明,类似于人类大脑发育的幼态持续现象,体现为,在涉及颜色和图片遮挡的记忆测试中转基因猴的表现较好,提高了短期记忆。

宿兵团队及其合作者的这项把人的大脑基因转移到恒河猴体内的研究显然并非只想证明人之所以比猴子聪明,是因为有MCPH1之类的特殊基因,而是想通过这一角度探讨人与非人灵长类在进化历程以及生物学差异上的重要原因。

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人类的聪明基因有哪些

不可否认的是,这一研究会面临伦理上的争议。在谈及伦理争议之前,先看看所谓的决定人脑聪明的基因有哪些,以及是通过什么机制让人比非人灵长类更聪明的。

人类比非人灵长类动物聪明,原因有很多。仅就人的大脑与非人灵长类的大脑的差异,就有以下几个方面:一是人的大脑容积比非人灵长类大;二是人的大脑功能区比非人灵长类要多,如多了一个新的和功能独特的皮质区域,而且这个区域体积较大,但是人与非人灵长类的初级运动皮质和初级视觉皮质的相对大小没有变化;三是人的联络神经元之间的神经递质的作用模式相较于非人灵长类有改变;四是人的神经胶质细胞的分布相对于非人灵长类发生了较大变化。

此前的研究证明,有多种关键基因控制和左右着大脑的发育和功能,MCPH1基因就是其中之一,而且研究得比较透彻。

MCPH1基因是调控人类大脑发育的重要基因之一,也是最早被鉴定出来的小头症基因。MCPH1缺失或变异会导致一种常染色体隐性遗传障碍疾病,即小头症(畸形),患者头部缩小,智力发育滞后。此后,还有研究人员发现,MCPH1能帮助调节和修复DNA损伤,是通过激活DNA修复的信号传导通路、刺激细胞周期进程等来帮助DNA修复,也称为DNA损伤应答。

在宿兵指导的博士石磊的研究中,对MCPH1基因的功能作了比较深入的探索,通过建立人的MCPH1转基因小鼠、猕猴的MCPH1转基因小鼠和人的MCPH1转基因猕猴模型证明,MCPH1基因通过和E2F1基因相互作用,调控一系列参与细胞周期控制、细胞增殖分化和细胞凋亡的基因,从而参与灵长类大脑发育的调控。同时人的MCPH1基因和非人灵长类的MCPH1基因已经发生了明显的功能分化,这种功能分化可能是导致人类起源时大脑容量急剧扩增的关键动因之一。

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理解智力演化的轨迹

显而易见,宿兵团队此次的研究是要进一步证明,在人与非人灵长类的MCPH1基因发生差异后,再把人的MCPH1基因转入猕猴,发现猕猴的记忆有所提高,这说明这一基因对人的智力具有重要作用。

当然,决定人的智力的基因还有很多,如NOTCH2NL是人类所独有的基因,它在胎儿发育时能促进神经元的大量形成,非人灵长类动物如猕猴和其他类人猿都缺少这一基因。这表明NOTCH2NL可能在人类进化中发挥了独特的作用,也是造成人类大脑比非人灵长类大脑容积大的重要原因之一。如果把这个基因也转移到猕猴身上,可能也会让后者的神经元增多,从而更加聪明。

实际上,这是从基因和分子机制证明人与非人灵长类差异和进化机制的一种方法,也是今天研究人员所倚重的一种方法。直到今天,达尔文的从猿到人的演化都受到质疑,原因在于缺少足够的化石证据。即便是年在埃塞俄比亚发现的露西(Lucy)(南方古猿阿法种的古人类化石的代称)是目前所知人类的最早祖先,也是第一个直立行走的人类,生活在约万年之前,但也缺少更多的化石和基因证据,难以构成足够的证据链和实物链以证明人是从猿进化而来的。

不过研究发现,有一个称为SRGAP2C的基因对后来人猿分道扬镳起了重要作用,是约在万年前南方古猿的一支演化为在非洲大草原生活的早期人类出现的DNA变种。这一基因也被称为“人性转换”和“缺失的遗传联系”,它可能在人类智力的进化中发挥重要作用。

由于缺少化石,对人类演化的研究大多依赖于基因和分子研究,通过对比人与非人灵长类的基因差异,可以推测出人类演化的大致进程、时间和方向。MCPH1基因在人与非人灵长类中的差异,NOTCH2NL和SRGAP2C基因在人类中的独有,就是比较好的证据。而且,现在的研究把人的MCPH1基因转入到猕猴中证明了的确能提高后者的智力,至少说明人在进化过程中智力演化的一条轨迹,也是这一研究的意义所在。

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伦理方面的担忧

这样的研究不可避免地会导致伦理上的担忧和质疑。美国科罗拉多大学的遗传学家詹姆斯·斯科拉(JamesSikela)与其同事在年发表的一篇文章《使用转基因非人灵长类动物研究使我们成为人类的伦理的问题》指出,使用转基因猴来研究人类与大脑进化相关的基因是一条非常冒险的路线,原因在于,一是涉及动物权利的伦理,二是研究的结果可能会导致更加极端的基因编辑改造。

也就是说,如果这类研究发现了不只是能改善记忆的基因,而且有其他方面更能决定和提升智力的基因,包括观察力、记忆力、理解力、想象力、分析判断能力、思维能力、应变能力等,都是对人类的引诱,会有人不惜风险来引入这类基因,让自身变得更为强大,甚至成为超人。

即便宿兵团队的研究是以猕猴作为研究对象,而非以人为研究对象,但这一研究的伦理争议也是显而易见的。而且对猕猴做这样的研究是否符合动物伦理,也是一个问题。

这一研究能够进行并有结果发表,说明事先是取得了伦理委员会审查和批准的,尽管如此,斯科拉等人所提出的建议还是应该重视。

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