大腦發(fā)育調(diào)控基因MCPH1轉(zhuǎn)基因猴模型的解析，揭示人類進(jìn)化“幼態(tài)持續(xù)”的遺傳基礎(chǔ)。

人類如何起源和適應(yīng)新環(huán)境是遺傳和進(jìn)化領(lǐng)域的重要科學(xué)問題，全球生物科學(xué)界為之探尋多年。在重大研究計劃“微進(jìn)化過程的多基因作用機(jī)制”支持下，科研人員聚焦人類表型進(jìn)化和環(huán)境適應(yīng)的關(guān)鍵機(jī)制研究，揭示人類大腦發(fā)育“幼態(tài)持續(xù)”及對高原低氧環(huán)境適應(yīng)的生理調(diào)節(jié)機(jī)制。

在人類的起源過程中，“幼態(tài)持續(xù)”是人類區(qū)別于非人靈長類動物的獨特表型變化。相較于其他靈長類動物，人類的發(fā)育過程因“幼態(tài)持續(xù)”得以延長，使大腦發(fā)育有了更長的時間窗口，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可塑性提高，這是人類形成智力的關(guān)鍵因素。長期以來，科學(xué)界對這一表型變化的遺傳機(jī)制未形成清晰的認(rèn)識。

中科院昆明動物研究所研究員宿兵團(tuán)隊圍繞哺乳動物大腦發(fā)育關(guān)鍵基因MCPH1開展深入研究。在前期分子進(jìn)化研究中，他們首次發(fā)現(xiàn)該基因的蛋白序列出現(xiàn)了多個位點的人類特有變異，并通過細(xì)胞功能實驗進(jìn)一步證實這些人類特異突變具有功能效應(yīng)。

在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊構(gòu)建出攜帶人類基因（MCPH1）拷貝的轉(zhuǎn)基因恒河猴模型。在對這些轉(zhuǎn)基因猴的大腦發(fā)育跟蹤過程中，科研人員發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因猴所攜帶的人類基因（MCPH1）可能是導(dǎo)致大腦發(fā)育延緩的分子基礎(chǔ)。

更重要的是，通過對轉(zhuǎn)基因猴的認(rèn)知能力進(jìn)行檢測，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)與野生型對照猴相比，轉(zhuǎn)基因猴的工作記憶能力明顯提高，由此說明大腦發(fā)育的延遲對轉(zhuǎn)基因猴的智力提升是有益的，類似于人類大腦發(fā)育的幼態(tài)持續(xù)現(xiàn)象，這對研究人類起源具有重要價值。

在人類環(huán)境適應(yīng)機(jī)制方面，該研究團(tuán)隊通過對大規(guī)模高原藏族的一氧化氮和血紅蛋白水平進(jìn)行系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，4500米是藏族人群對高原低氧環(huán)境適應(yīng)的海拔極限，這一發(fā)現(xiàn)首次回答了藏族人群究竟能適應(yīng)多高海拔的重要問題。

同時，科研人員修正了國際高山生理學(xué)界有關(guān)藏族人群血液中高濃度一氧化氮是其適應(yīng)高原低氧環(huán)境的特有調(diào)控機(jī)制的假說，提出了一氧化氮在藏族人群對高原低氧環(huán)境生理適應(yīng)中的“鈍化調(diào)節(jié)機(jī)制”假說。

研究團(tuán)隊還通過近萬份的大樣本遺傳學(xué)數(shù)據(jù)，勾勒出藏族人群的遺傳多樣性格局和群體動態(tài)歷史，并從調(diào)控層面解析了低氧通路關(guān)鍵基因EPAS1對低氧環(huán)境適應(yīng)過程的作用機(jī)制，使得EPAS1成為目前研究最為清晰的高原適應(yīng)基因。（甘曉 蔣程）