基因改良：科學家用尼安德特人DNA培育「微型大腦」

據英國《衛報》報道，目前，遺傳學家希望對比尼安德特人和現代人類的生理學差異，這將有助於理解人類為什麼與眾不同。科學家正在準備培育「微型大腦(miniature brains)」，這是一種包含尼安德特人DNA基因的基因改良計劃，是一項前所未有的科學嘗試，旨在理解現代人類與人類近親物種之間的差異不同。

具有尼安德特人基因的「微型大腦」

在未來幾個月，一些叫做「大腦類器官」的小型團狀組織將從人類幹細胞中培育出來，在這些幹細胞中編輯了一些「尼安德特人基因」。

扁豆大小的大腦類器官沒有思維或者觸覺能力，只能複製成年大腦一些基本結構。如果人類和尼安德特人大腦生物學存在顯著差異，類器官將首先有所表現。德國馬克斯普朗克進化人類學研究所遺傳學部主管斯萬特·帕博教授稱，尼安德特人最接近現代人類，因此我們應當定義他們是一個種群或者人類物種分支，並真實地進行對比研究。

之前帕博成功進行了國際間研究合作，試圖破解尼安德特人基因組，目前他們計劃在實驗室通過複雜基因編輯技術引入尼安德特人基因。該實驗室已將尼安德特人顱面發育基因植入老鼠體內，並將尼安德特人疼痛感知基因植入青蛙卵中，這可能暗示他們是否擁有與人類不同的痛閾(pain threshold)。現在該實驗室正在試著將研究重點轉移至大腦組織。

帕博說：「我們正在觀察是否能發現神經細胞功能的差異性，這可能是人類認知能力特殊的根本所在。」長期以來人們對尼安德特人的傳統認知是笨頭笨腦，行為簡單粗暴，然而近年來最新研究將改寫人們對尼安德特人的觀點，考古發現表明，尼安德特人會埋葬死者、繪製洞穴圖畫，並且大腦體積比現代人類更大。這項最新研究的動機在於突破對尼安德特人的傳統認知，更深入地洞察他們與人類之間的顯著差異。

在帕博辦公室的地下室，科學家們正在提取遠古人類和動物DNA(素有「生命代碼」)，這些骨骼化石分別來自於全球各地的考古遺址。該研究團隊的成功取決於嚴格的污染預防措施，他們認為通過窗戶漂浮進入的灰塵能包含更多DNA，工作人員進入實驗室之前必須進行淋浴，然後穿著類似宇航裝的衣服，再進行紫外線殺菌消毒和複雜的空氣過濾系統。

分析尼安德特人與現代人類的差異

2010年，在這些嚴格的工作條件下，帕博和研究同事從數萬年前歐洲4位女性嚴重腐爛身體樣本中重新組合了尼安德特人基因代碼。這些基因表明，尼安德特人曾與我們的祖先發生雜交，並成功地使現今所有非洲之外的人類種族都攜帶1-4%的尼安德特人DNA。同時，由於人們獲得略有不同的基因，大約有三分之一的尼安德特人基因存在於現代人類體內。

然而，也存在著一些基因盲區——尼安德特人大量基因沒有繼承下來，很可能是由於這些基因對於健康、生育、認知或者外貌帶來不利影響。帕博說：「我們希望知道是否這些事情有什麼是未被發現的，從而導致人類祖先與尼安德特人之間存在顯著差異。為什麼現代人類能夠繁衍成為數十億的龐大種群，擴散分布在全球各地，並擁有自己的文化？」

他還指出，當前並不確定這兩支人類物種的不同命運是否與認知差異有關，但很容易讓人們聯想到這一點。最新研究聚焦於對大腦發育至關重要的3種基因的差異性，使用一種叫做「Crispr」的基因編輯技術，現已引入人類幹細胞，能使改良基因更接近尼安德特人。

這些幹細胞可使用化學觸發技術誘導成為神經細胞，它們自發地聚集在一起，並且自發組織形成類似大腦的微型結構，直徑能達到幾毫米。缺少任何感覺輸入意味著內部神經連線是隨意的，並且每一個微型大腦都存在差異。

負責類器官實驗的研究小組負責人格拉伊·坎普(Gray Camp)說：「培育這個類器官持續9個月，你再看看會發生什麼，當然根本不會獲得一個完全發育的人類大腦，但是你將看到大腦形成的多樣化區域，你可以研究突觸、腦電活動，以及早期發育差異。」

科學家將對比尼安德特人和人類的類器官，評估分析幹細胞分裂、發育和組織成三維大腦結構的速度，以及是否大腦細胞能以不同方式連接起來。帕博說：「我們期待的一個結果是基因變化能夠更加持久，或者產生更多神經元分支。有人會說，這將是為什麼人類大腦功能產生差異性的生物學基礎。」

這項研究並未揭曉哪支物種更加「智能化」，但可能暗示兩者之間在計劃能力、社交能力和語言能力方面存在著差異。同時，該實驗室還在觀察研究尼安德特人基因為什麼普遍存在於歐洲和亞洲祖先DNA之中，這些基因影響著大腦發育。通過從人類活體內提取幹細胞培育類器官，並觀察尼安德特人基因如何開啟和關閉，研究小組可以觀察人類大腦發育是否受到尼安德特人的微妙影響。坎普說：「我們可以再生尼安德特人大腦結構，並監控和恢復尼安德特人基因的功能。」

該研究小組並非第一個考慮恢復尼安德特人生物特徵的科研團隊，美國哈佛大學喬治·丘奇(George Church)教授之前認為，如果有一位「具有冒險精神的女性」能夠作為代孕母親，那麼將有望克隆出尼安德特人身體。但是帕博對此反駁稱，這不僅在道德倫理上令人難以接受，而且現今技術是無法實現的，當前只允許進行少量基因編輯，而不是編輯30000多個基因，用於克隆複製尼安德特人身體。

複製尼安德特人將觸及人類倫理底線？

帕博表示，像丘奇這樣的評論非常令人失望，因為像我一樣的其他研究人員必須非常嚴謹，不能富有幻想，尤其涉及倫理道德一定要慎重。扁豆大小的微型大腦是否需要考慮人類倫理問題？是的，在某種程度上可以這樣講。發育中的大腦何時能成為個體？但這是非常遙遠的事情。

大約40萬年前，現代人類和尼安德特人分離成為不同種族，人類祖先仍生活在非洲，尼安德特人則向北遷徙到歐洲。大約6萬年前，依據考古記錄顯示，現代人類出現大規模遷徙，他們離開非洲，再次與尼安德特人相遇，事實上尼安德特人與現代人類的雜交現象比之前預期的更加複雜，從而導致一些人認為這兩支物種應當融合成一個種群。但是帕博和其他專家並不同意該觀點。

DNA革命如何破譯人類起源之謎？

帕博表示，尼安德特人越來越多的證據可能揭曉人類起源謎團，尤其是尼安德特人歷史晚期出現的一些繪畫作品，但是我自己感到有些慚愧，他們的繪畫作品比較抽象，因此我看不出他們所表達的內容。

目前沒有證據表明尼安德特人曾探索全球海洋，就像現代人類在10萬年前那樣，他們可能不具備足夠的創造力製造船隻。帕博說：「當你不知道外面的世界有什麼的時候，在太平洋上航行探索是非常危險的行為，尼安德特人和其它哺乳動物一樣，都是非常理性的。他們未看到彼岸是怎樣狀況，是不會進入海洋之中的。我個人認為，人類發展歷史上最大的問題是為什麼現代人類會如此瘋狂？」

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