现代人和我们的近亲尼安德特人和丹尼索瓦人之间的关键区别是什么?对于尼安德特人来说，似乎没有任何明显的区别。他们使用复杂的工具，制作艺术品，并在一些非常恶劣的环境中生存。但是，据我们所知，他们的总人口从来都不是特别高。当现代人类到达欧亚大陆时，我们的数量增加了，我们进一步扩展，尼安德特人和丹尼索瓦人最终流离失所，最终灭绝。
有了获取古代DNA的能力，我们现在看到了尼安德特人和丹尼索瓦人的基因组，这让我们可以问一个更具体的问题:我们的一些差异是由于基因吗?
这三个物种是近亲，所以我们蛋白质的差异相对较小。但一个大型国际研究小组已经发现了一种，并将其改造成从现代人身上获得的干细胞。研究人员发现，由这些细胞组成的神经组织与现代人类版本的这种基因生长的相同组织有显著差异。
作为他们工作的第一步，研究人员必须确定一个目标基因。正如我们上面提到的，这三个物种的基因组非常相似。只有当你观察基因组中编码蛋白质的部分时，相似性才会增加。更复杂的是，在尼安德特人身上发现的一些基因变体在现代人类中仍然存在。研究人员想要做的是找到一种基因，其中尼安德特人和丹尼索瓦人都有一种基因，而几乎所有现代人都有另一种基因。
在数万个基因中，他们发现只有61个基因通过了这项测试。他们选择的重点是。尽管这个名字听起来很爆炸性，但它的名字很简单，因为它最初被发现与癌症有关:神经肿瘤腹侧抗原1。通过对脊椎动物家谱的研究，尼安德特人和丹尼索瓦人与从其他灵长类动物到鸡的所有动物都有相同的基因，这意味着这种基因存在于哺乳动物和恐龙共有的祖先身上。
然而，几乎所有的人类都有不同版本的这种基因(在数据库中25万个基因组的搜索中，研究人员只能识别出三个尼安德特人版本的例子)。不同之处在于，在基因的单个位置上，一个密切相关的氨基酸发生了细微的交换——但这确实是不同之处。(对那些关心的人来说，它是异亮氨酸到缬氨酸。)
但是这种基因的微小变化却可能产生巨大的影响。用来制造蛋白质的rna最初是由有用部分的混合物组成，这些有用部分被需要剪接的无用间隔物隔开。对于某些基因来说，不同的部分可以以不止一种方式拼接在一起，从而允许从相同的起始RNA合成不同形式的蛋白质。调节剪接过程，并可以决定在细胞中哪个形式的多基因是活跃的。因为，活跃的细胞包括神经系统的许多部分。
如果最后一段有些令人困惑的话，简而言之就是:可以改变神经细胞中产生的蛋白质的类型。而且，由于行为是现代人可能与尼安德特人不同的一个领域，这是这类研究的一个有趣的目标。
显然，想要了解尼安德特人的版本在人类身上的作用，存在着伦理问题。但过去十年左右发展起来的一些技术现在让我们能够以一种非常不同的方式来处理这个问题。首先，研究人员能够从两名不同的人身上提取细胞，并将其转化为能够发育成体内任何细胞的干细胞。然后，他们使用Crispr基因编辑技术将人类版本的基因转换为尼安德特人版本的基因。(或者，如果你不够慈善，你可以称之为鸡肉版。)
经过广泛的检查，发现这是唯一被编辑改变的基因，研究人员诱导干细胞形成大脑皮层典型的神经元。
当尼安德特人的神经细胞形成时，产生的神经细胞群更小，尽管这些神经细胞群的表面形状更复杂。尼安德特人版本的细胞也生长得更慢，并倾向于经历一个过程，以细胞死亡结束的频率更高。所以很明显，尼安德特人的版本改变了干细胞转化为神经细胞的行为。
基因水平上的差异也很明显。研究小组在尼安德特人的细胞中寻找任何改变活性的基因(通过信使RNA水平来衡量)。它们有很多，其中包括一些神经发育的关键调节器。而且，正如剪接调节器所预料的那样，有数百个基因的蛋白质编码rna被拼接起来的方式发生了变化。
这些基因中有许多似乎参与了突触的形成和活动，突触是神经细胞之间相互沟通的个体连接。不足为奇的是，这改变了这些连接的行为。正常情况下，培养的神经细胞形成连接并协调它们的活动。在尼安德特人版本的细胞中，神经细胞的协调性较差，随机发射信号的背景较高。
研究结果清楚地表明，尼安德特人的基因对现代人的神经细胞来说并不是一件好事。然而，还需要更多的工作来确定这里所描述的所有变化是两种蛋白质形式之间特定差异的产物，还是仅仅是由于基因失调导致神经细胞不健康的结果。
但研究人员也警告不要在一般情况下过度解释这些结果——尽管这些结果具有暗示性，但并不能明确表明基因的改变会使我们的大脑与我们的近亲的大脑有根本的不同。
这种基因的人类版本的进化是在人类基因中许多其他细微变化的背景下发生的，这些变化要么是在编码序列上，要么是在调节基因活动的序列上(更常见的情况是)。这些变化可以潜在地抵消任何由现代人类活动的差异所造成的有害影响。原始基因的突然下降可能只会由于基因和所有这些补偿之间的不匹配而产生差异。
因此，要弄清楚这一基因的差异对人类和尼安德特人的大脑意味着什么还需要一段时间。但关键是，现在我们可以问这些问题了。用于产生这些结果的技术在本世纪之前并不存在——crispr基因编辑问世还不到十年。因此，我们知道这么多的事实本身就相当惊人。
科学,2021。DOI: 10.1126 /科学。aax2537(必须)。
