你大腦中的DNA拼圖!

2021-01-17 瓜聊科學
大腦

你可能認為你的DNA是一個獨特的序列,但你的大腦有其他想法。

我們被教導,我們每個人都有自己獨特的DNA,這是一個特有的、神聖不可侵犯的,且對於我們的存在有大意義的遺傳密碼,在我們身體的每個細胞中都有相同的拷貝。從我們的唾液中就可以提取DNA,它送到研究機構,他們會對這一個DNA進行測序,告訴我們我們是誰,我們來自哪裡。但是後期我們要去哪裡,成為什麼樣的人呢?

這裡有一個相當出乎意料的基因故事。

大腦的遺傳變異

事實證明,你大腦的神經元比最初想像的更忙於處理他們的DNA。高達40%的神經元含有DNA,大部分被刪除或複製。這意味著你的神經元中的基因組在你的一生中已經被剪短、修改或複製。更重要的是,從一個神經元到另一個神經元,這種情況發生的方式略有不同。總的來說,這在你的神經系統中導致了數千個突變,這幾乎不是科學家們先前想像的最典型的DNA順序實現。索爾克研究所和其他地方的科學家們將人腦的遺傳情況比作一幅拼圖,一幅由不同元素組成的拼圖,但它們仍然是一幅連貫的藝術作品。麥克·麥康奈爾是索爾克研究所的研究人員,他發表了一片論文,強調這一發現改變了神經科學家研究方向,「我們不再說『神經元有不同的基因組嗎?』我們要說的是,「讓我們弄清楚這是怎麼回事。」

分子選擇性表達

其中一個重要的方面是與基因表達有關的蛋白質,蛋白質是通過讀取我們DNA中基因,然後合成它們編碼的蛋白質。科學家們早就知道並非所有的基因都得以方式表達,有些只有在特定的時間或特定的條件下才能登場,有些甚至從未表達過。當然位置也很重要。例如,與你的肝臟、皮膚或眼睛相比,你胃裡的基因被讀取和植入細胞內部運作的方式是不同的,換句話說,你的器官需要一系列不同的蛋白質或分子來發揮作用。基因表達的選擇性和個性化方法允許你的每一個器官產生他們需要的分子,並避免產生對該器官功能有害的組織。例如,一種酸性胃酶會對你的眼睛造成傷害,因此該酶就不會再你的眼睛中產生,因此該基因在你的眼睛中沒有得到有效的表達。

基因的表達對大腦尤其重要,而人類大腦在這方面尤為重要。例如,當你將人腦與其他哺乳動物進行比較時,正是人腦表現出最高水平的基因表達。儘管科學家不能確定是為什麼,但目前的假設表明,這種更高水平的基因表達使人類大腦能夠在更高水平的神經元活動中工作。

然而,大腦中基因表達的細節仍然被揭示出來,而且,像通常情況一樣,科學家們了解的越多,情況就越複雜。例如,最近的研究揭示了環境是如何在基因表達中發揮巨大作用的,在這種情況下,你獨特的一系列個人經歷對大腦中特定基因的表達有著深刻的影響。也許這也決定了神經元是如何剪接、複製和修改DNA的。

大腦拼圖

理解神經元遺傳多樣性

神經元間DNA的多樣性進一步增加了個性化基因表達過程的複雜性。不僅你的基因在對生活經驗的反應中被選擇性地和差異地表達,而且表達的代碼在你的單個神經元之間也有所不同。因此,在你大腦中表達的單個基因與坐在你旁邊的人的差異也就不足為奇了。

由於基因表達與定義與神經元水平上運作方的各種分子的產生相對應,與你周圍的人相比,這種變異性不僅表現在思考、感覺和行動方式的差異,也可能表現在大腦活動的讀數差異。了解這些問題可以合理解釋我們會成為什麼樣的人,也強調人與人之間的多樣性,以及你生命中每一點的獨特性。

正如美國昆蟲學家吉恩E.羅賓遜所說:

大腦不僅僅指導我們的行為。他們把我們的經歷建立成一個連貫的世界觀。這個世界觀對我們每個人來說都是獨一無二的,就像我們的個人歷史一樣,有可能是晴天、多雲或充滿陰影。如果我們能夠精通我們大腦運行的代碼,也許我們可以學會給世界觀一個正確的方向的推動。

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