【生物通編譯】

黑猩猩與恒河猴基因表達水平的比較可以有助于解釋我們大腦的發育過程

東京消息：遺傳變異可以解釋為什么人類與他們的靈長類兄弟不同，但是其方式確實人們不曾預料的。盡管人類基因組與那些大型猿類的相比只相差大約1%到2%，但是在基因的表達和調控上卻存在著明顯的不同。新的研究表明那些差異主要集中在大腦中，這一發現提供了解釋人類如何獲得更高的智力能力的可能線索。

德國Max Planck進化人類學研究所的遺傳學家Svante Paabo說：“我并不對我們與小鼠之間有多少相似性感興趣，我感興趣的是我們與和我們關系最近的親戚黑猩猩之間的差異�！彼�認為這樣的比較是了解令人類之成為人的遺傳原因的唯一方式。

由于現在人類基因組序列已經獲得，許多研究者正準備開始進行這樣的比較。在上個月在此召開的一次會議上（Genes and Minds Initiative Workshop on Ape Genomics, Tokyo, 14-15 March）Svante Paabo介紹了他的研究組在三種來自人類，黑猩猩和恒河猴的組織——大腦皮層，肝臟和血液樣品的基礎上所進行的研究。他們混合了來自每個種內單個個體的信使RNA樣品以去除種內差異，并使樣品通過一個攜帶有2萬個人類cDNA的微陣列濾器來確定基因表達的水平。他們鑒定到165個基因在至少一種樣品的三個物種中的至少兩個物種之間存在明顯差異。大腦中含有最大比例的這種基因（約1.3%）。

實驗還提供了區分人類與其它靈長類動物的最明顯的證據。在黑猩猩與人類之間，肝臟和血液組織中的基因表達非常相似，但是卻與恒河猴有明顯的不同。但是大腦皮層中的基因表達情況就完全不同了。在這次會議上Paabo說：“在大腦中，黑猩猩與恒河猴的基因表達形式的相似性高于它們任何一個與人類之間的相似性�！狈治霰砻髟趶囊粋�共同的祖先進化分支后，人類大腦基因變化和表達水平是黑猩猩的三到四倍�！霸谶@三種組織中，似乎大腦是真正在人類獲得特殊基因活性中起專門作用的�！�

與會的200名學者還聽取了將人類與我們最親密的物種區分開的生物化學差異的報告，也許這種差異影響了人類大腦的發育。加州大學圣地亞哥分校（UCSD）的糖化學家Ajit Varki說：“除了基因組學，轉錄本組學和蛋白質組學，還有糖組學�！盫arki和同事們正在研究人類如何通過丟失一個酶而獲得某種進化優勢（Science, 23 March, p. 2340）。

這種酶制造一個細胞表面糖家族——唾液酸中的一種形式。UCSD的研究組發現除了人以外的所有哺乳動物，細胞表面存在N-乙酰神經氨酸（Neu5Ac）和N-糖基神經氨酸（Neu5Gc）兩種形式。接著他們發現人類缺少Neu5Gc是由于一個基因的小小突變，在其它哺乳動物當中，這個基因編碼一種名為CMP-Neu5Ac羥化酶的酶。這種羥化酶通過添加一個氧原子催化CMP-Neu5Ac到CMP-Neu5Gc的轉變。沒有這個酶，人類細胞就沒有Neu5Gc而是有更多的Neu5Ac。

幸運的是這些唾液酸可以很好地保存在骨骼中。該研究組發現雖然現代猿類的骨骼中同時含有Neu5Ac和Neu5Gc，但是穴居現代人類骨骼的化石只有Neu5Ac。Varki說，因此這種基因失活的發生“早于人類與穴居人類的共同祖先但是晚于人類與大型猿類的共同祖先�！币驗镹eu5Gc是一定病原體的一個結合靶，Varki推測在早期人類當中喪失Neu5Gc可能增強了他們對一定疾病的免疫能力。

與大腦的關系的發現是因為甚至在Neu5Gc普遍存在于大多數組織中的哺乳動物中，Neu5Gc卻幾乎不出現在大腦中。當然在人類大腦中完全不存在Neu5Gc。Varki提出的一個“純猜想”認為去除Neu5Gc可能以某種原因促進了大腦功能的改善。日本國家遺傳學研究所的進化遺傳學家Naruya Saitou稱這一理論“非常刺激，而且值得進行研究�！�

——摘譯自 Science Volume 292, Number 5514, Issue of 6 Apr 2001, pp. 44-45. （heartlake）

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