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我们知道，黑猩猩是人类在演化道路上的近亲，从基因上看黑猩猩也和我们有很多相似之处。到底是什么让人类和黑猩猩区分开来，成为了一种与众不同的动物呢？
“我相信，大脑是理解人何以为人的关键。”瑞典隆德大学（Lund University）的神经科学家Johan Jakobsson教授认为，“人类是怎么发展到能用他们的大脑建设社会，教育孩子，发展各种先进的技术的？这是很神奇的。”
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为了寻找答案，Jakobsson教授和同事们决定对人和黑猩猩的脑细胞进行比较。不过，出于伦理道德，我们无法直接从活人和活的黑猩猩脑中获取细胞。于是，这些科学家使用了一项先进的技术，在实验室里培养干细胞使之发育为脑细胞。
这项技术曾在2012年获得诺贝尔生理学或医学奖的认可，日本科学家山中伸弥和英国科学家约翰·戈登发现成熟的体细胞可以重新编程，成为具有分化潜力的多功能干细胞，继而发育成其他类型的细胞。
应用这项多能干细胞技术，Jakobsson教授的研究小组只需获得一些人和黑猩猩的皮肤细胞，然后将其重新编程为干细胞，再引导干细胞分化为前脑的神经祖细胞（fbNPC）。
▲用人和黑猩猩的诱导多能干细胞培育脑细胞的实验流程示意图（图片来源：参考资料[1]）
在对分化后获得的细胞进行测序等一系列分析后，研究人员惊讶地发现，人和黑猩猩的脑细胞发育过程中，一些被人忽视DNA序列可能发挥了相当大的作用，最终导致我们和黑猩猩的大脑工作方式不一样。
这些DNA序列在基因组中属于被长期忽视的大部分。通常，人们普遍关注基因组中编码蛋白质的DNA序列，但其实这些序列只占整个基因组的2%。而研究人员的发现表明，影响大脑发育差异的内容可能隐藏在其余的98%中。
▲研究示意图：DNA序列中数量可变的串联重复（VNTR）控制了ZNF558等转录因子的表达（图片来源：123RF）
他们发现的这些DNA序列是一种所谓的DNA结构变异，由不断重复的核苷酸序列组成长串，被称为数量可变的串联重复VNTR 。事实上，以前人们不知道这类DNA片段有什么用，甚至给它们贴上了“垃圾DNA”的标签。
但这项研究指出，有这样一种DNA结构变异，在人类细胞中影响了多种转录因子的表达活性，从而控制了人类大脑发育过程中的基因调控网络。
▲研究人员在学术期刊Cell Stem Cell上报告了他们的发现
科学家总结道：“这表明，作为人类大脑演化的基础，遗传学机制可能比过去以为的复杂得多。过去，人们认为答案存在于占基因组2%的DNA序列，但我们的研究结果表明，另外98%可能对大脑发育有显著意义。这些被忽视的98%，看来非常重要。”
参考资料：
[1] Pia Johansson et al., (2021) A cis-actingstructural variation at the ZNF558 locus controls a generegulatory network in human brain development. Cell Stem Cell. Doi：10.1016/j.stem.2021.09.008
[2] What makes us human? The answer may befound in overlooked DNA. Retrieved Oct. 9, 2021 from https://www.eurekalert.org/news-releases/930987
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