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神经元

  来自耶鲁大学的研究者发现,在控制哺乳动物进化的几亿个基因突变中,三个最为关键的基因突变决定着神经中枢——大脑的发育,并且正是这几个仅有的小型且简单的变化,奠定了人类脑部发育的基础,决定了皮质脊髓神经环路的进化方向。这一皮质脊髓神经环路直接与大脑皮层(人类大脑中起意识作用的部分)相连,它与脑干和脊髓一起,为人类熟悉掌握各种行为方式(如工具、语言)提供了可能。哺乳动物这一具决定性意义的进化机制,曾经是一个巨大的谜团。Kavli研究所的神经学教授Nenad Sestan说,研究结果令人如此意外,这一巨大谜团的谜底居然如此简单。

  绝大多数哺乳动物基因组中包括近2.2万个蛋白质编码基因。不过对于进化和发育起关键作用的驱动者却被认为位于那些非编码基因部分,它们控制着其他基因何时激活,被称为顺式调节因子(cis-regulatoryelement),对于身体有机部分的基因构成起着活化作用。Sungbo Shim在Sestan的实验室里鉴别出了一类DNA调控因子,被称为E4,它通过激活被称为Fezf2的基因来驱动皮质脊髓系统的发育,继而直接决定脊髓神经环路的形成。E4在所有哺乳动物中都存在,但与其他脊椎动物有所不同,这表明它的出现对于哺乳动物的出现及生存非常重要。E4在各物种间的区别极微小,但正是这些微小的区别决定着一类调控蛋白质(包括SOX4,SOX11和SOX5)对E4活性的刺激。因此,E4的不同在胚胎发育期间塑造了不同的脊髓神经环路,从而最终决定着人类的智慧。