《Neuron》哪些DNA片段有助于人类大脑的发育？把它们放入黑猩猩脑中会怎样？

人类大脑是由快速进化的DNA塑造的。

　　

人类基因组中许多进化最快的部分都参与了大脑的发育。这些快速变化的DNA片段可能在人类大脑的进化和我们的认知能力中起着关键作用。

马萨诸塞州波士顿儿童医院的克里斯·沃尔什和他的同事研究了人类基因组中被称为“人类加速区”（HARs）的部分。这些DNA片段在已经研究过的许多其他哺乳动物中几乎相同，表明它们具有重要功能——但在人类中它们不同，这意味着我们的进化已经改变了它们。

之前的研究已经确定了3171种可能的HARs，但沃尔什说它们不可能都是重要的。他的研究小组着手确定在我们大脑进化中起重要作用的HARs。研究人员将每个HARs的副本以及它们在黑猩猩中的对应物放入小鼠和人类的脑细胞中。在每个细胞系中，他们追踪基因组中每个基因的表达量。这使他们能够确定，与黑猩猩的等效序列相比，每个HARs是否增强了基因的活性。

使用这种方法和其他方法，研究小组确定了210个HARs，它们显著增强了神经细胞中的基因活性。这些HARs可能会影响人类大脑的发育。

研究人员随后将注意力集中在一个名为PPP1R17的基因上，该基因在发育中的大脑的一些细胞中表达，并受几种HARs的调节，因此它在人类中的行为与其他哺乳动物不同。他们比较了小鼠、雪貂、恒河猴和人类发育中大脑中PPP1R17的表达。在猴和人类中，该基因在大脑皮层表达，但在小鼠和雪貂中没有表达。

“这说明了这些增强子在进化过程中是如何动态变化的，”沃尔什说。

目前尚不清楚为什么PPP1R17在人类中被不同程度地激活，但这可能与我们异常大的大脑有关。大的大脑需要大量的细胞，每一个细胞都可能含有需要修复的有害突变。这些修复需要时间，而且众所周知，PPP1R17会使细胞生长和分裂的时间更长。

神经元，DOI:10.1016/j.Neuron.2021.08.005