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人类基因植入猴脑发育出类人脑皮层,“人猿星球”实验引不安

根据最新一期《科学》杂志上发表的一篇论文,德国和日本科学家在猕猴胚胎的大脑中植入了一种人类基因,使猕猴胎儿的大脑皮层能够形成类似于人脑的褶皱。这个实验让人想起电影《人猿星球》(Planet of the Apes),其中转基因猩猩对人类发动了战争。

人类基因植入猴脑发育出类人脑皮层,“人猿星球”实验引不安

《人猿星球》中的一幕。

据报道,德国和日本科学家在七个猕猴胚胎中植入了一种名为ARHGAP11B的人类基因,怀孕102天的图像分析显示,猕猴胎儿的大脑皮层被诱导发展出类似于人脑的褶皱,即猴脑的新皮层膨胀。

人类基因植入猴脑发育出类人脑皮层,“人猿星球”实验引不安

正常的猕猴胎儿脑(左)与ARHGAP11B猕猴胎儿脑形成对比。黄线代表大脑皮层的边界;白线代表发展中的哈里发;箭头表示折叠。

据悉,新皮层是大脑的外层,涉及推理、语言和意识思维等重要功能。ARHGAP11B基因仅存在于人类中,而不适用于其他非人类灵长类动物或哺乳动物。实验表明,经过基因调整的猕猴大脑会产生类似于人类大脑的自然颠簸和凹陷 - 分别称为"环形交叉路口"和"凹槽" - 这是人类的进化特征。

该论文的作者之一,德国马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所(MPI-CBG)的迈克尔海德说,普通猕猴大脑的新皮层已经扩大,大脑表面已经塌陷,上层神经元的数量增加了。

人类基因植入猴脑发育出类人脑皮层,“人猿星球”实验引不安

人类基因ARHGAP11B修饰了猕猴胎儿的脑半球,可见白色细胞核。科学家说,大脑中的凸起与人脑中的凸起相似。左箭头表示沟壑(大脑皮层中的凹陷或凹槽),右箭头表示回旋加速器(脊状凸起)。

这与正常的猕猴大脑形成鲜明对比,后者比人类的大脑更光滑,更小。

另一位作者,MPI-CBG的Marta Florio说,"这太酷了",一个小基因足以影响干细胞的表达,干细胞对新皮层的扩张贡献最大。

据悉,在进化过程中,人脑折叠成独特的皱纹外观,以适应颅骨的空间限制,同时让新皮层的表面积显著增加。

人类基因植入猴脑发育出类人脑皮层,“人猿星球”实验引不安

科学家在2015年发现了一个基因,这可能是人脑中大量神经元独特存在的原因。当基因被植入小鼠胚胎的大脑(如图)时,它会导致形成更多的神经元(染成红色)。

据报道,来自川崎中央实验动物研究所(CIEA),东京庆应义塾大学和光州市脑科学中心实验室的科学家也参与了这项研究,其中川崎市脑科学中央研究中心的研究室率先开发了一种生产转基因非人灵长类动物的技术。

据悉,转基因猕猴胎儿不允许出生。该论文的作者之一,MPI-CBG的Wieland Huttner表示,科学分析仅限于猕猴胎儿,因为出生后大脑功能的"潜在不可预见的后果",因此在道德上强制不允许转基因猕猴出生。

温/南都记者 陈琳

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