多倫多大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，我們?nèi)祟惓蔀榈厍蛏献盥斆鞯膭?dòng)物得益于一個(gè)關(guān)鍵性分子事件。研究顯示，PTBP1蛋白的一個(gè)小改變控制著神經(jīng)元的生成，幫助哺乳動(dòng)物進(jìn)化出更大更復(fù)雜的大腦。這項(xiàng)研究發(fā)表在八月二十日的Science雜志上。

在脊椎動(dòng)物中，大腦的大小和復(fù)雜程度存在著很大的差異。舉例來說，人類和青蛙已經(jīng)獨(dú)立演化了三億五千萬年，其大腦功能已經(jīng)有天壤之別。那么這巨大的差距是如何形成的呢？科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，人類和青蛙用到的基因是相當(dāng)類似的，差異主要來自于選擇性剪切（AS）。

選擇性剪切可以從一個(gè)基因生成多個(gè)蛋白，因此細(xì)胞內(nèi)的蛋白種類比基因多得多。多倫多大學(xué)的Benjamin Blencowe教授指出，細(xì)胞的蛋白多樣性調(diào)控，反映了細(xì)胞承擔(dān)不同功能的潛力。他之前的工作表明，脊椎動(dòng)物的復(fù)雜性越高，選擇性剪切事件就越普遍。正因如此，盡管脊椎動(dòng)物所用的基因都差不多，但哺乳動(dòng)物的蛋白多樣性顯著高于鳥類和蛙類。而大腦是選擇性剪切最為普遍的地方。

“我們想知道，選擇性剪切是否能使不同動(dòng)物產(chǎn)生大腦形態(tài)差異，”文章第一作者Serge Gueroussov說。

哺乳動(dòng)物擁有不同于其他脊椎動(dòng)物的PTBP1蛋白。由于選擇性剪切，哺乳動(dòng)物的PTBP1比較短。研究人員指出，PTBP1既是選擇性剪切的靶標(biāo)，也是選擇性剪切的主調(diào)控子。全長PTBP1會(huì)拖延其他選擇性剪切事件，使細(xì)胞無法成為神經(jīng)元。而哺乳動(dòng)物的短PTBP1會(huì)解放一系列選擇性剪切事件，改變細(xì)胞內(nèi)的蛋白平衡，讓細(xì)胞最終發(fā)展成神經(jīng)元。

研究人員對(duì)雞細(xì)胞進(jìn)行了基因工程改造，使其生產(chǎn)類似哺乳動(dòng)物的短PTBP1。研究顯示，這樣的改造能使雞細(xì)胞發(fā)生與哺乳動(dòng)物細(xì)胞類似的選擇性剪切事件。

“不同類型的PTBP1可能會(huì)影響胚胎生成神經(jīng)元的時(shí)機(jī)，大腦復(fù)雜性和大小差異就是這樣產(chǎn)生的，”Blencowe說。

繼續(xù)篩查細(xì)胞中發(fā)生的分子事件，科學(xué)家們將會(huì)找到更多線索揭示人類是如何成為萬物之靈的。“我們的發(fā)現(xiàn)只是冰山一角，造成進(jìn)化差異的選擇性剪切事件還有很多，”Blencowe說。