驚！人類和蒼蠅：對大腦的發育和功能採用非常相似的機制

2020-08-19 奇獵世界

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有了這些新發現，科學家有可能更好地了解基因和大腦迴路中可能發生的細微變化，這些細微變化會導致精神健康障礙，例如焦慮症和自閉症譜系障礙。

儘管在物理上有很大的不同，但研究發現，蒼蠅，小鼠和人類的大腦在它們的形成方式和功能方面相似。

數據表明，構成昆蟲和哺乳動物大腦發育的遺傳機制非常相似，但這可以用兩種不同的方式來解釋，其中有人認為它為哺乳動物和昆蟲提供了單一祖先的證據，而另一些人認為它可以支持大腦獨立進化多次的理論。

這項發表在《美國國家科學院院刊》上的研究是由倫敦國王學院，亞利桑那大學，魯汶大學和萊布尼茲研究所DSMZ進行的這項合作研究，提供了有力的證據，證明調節基因活性的機制可以形成對於控制行為重要的大腦區域，對於昆蟲和哺乳動物而言是相同的。

最令人驚訝的是，他們已經證明，當這些調節機制在昆蟲和哺乳動物中受到抑制或削弱時，它們會遇到非常相似的行為問題。這表明控制基因活性的相同構件對於大腦迴路的形成及其執行的與行為相關的功能都是必不可少的。根據研究者的說法，這些證據證明這些機制是在一個共同祖先中建立的。

該研究的資深作者，倫敦國王學院精神病學，心理與神經科學研究所的博士說：「據我所知，這是第一項研究，提供了人腦與蒼蠅大腦相似之處的證據。我們的研究表明，人類，果蠅和小鼠中的類似行為機制通過協調機制建立了行為協調必不可少的大腦迴路，這表明它們截然不同的大腦的進化可以追溯到超過五億年前的共同祖先大腦。」

亞利桑那大學麗晶神經科學教授，該研究的合著者尼古拉斯·史特勞斯菲爾德（Nicholas Strausfeld）說：「 關於大腦如何進化的七巧板仍然缺少盒子上的圖像，但是目前添加的碎片表明其起源很早。儘管經過修改，但在相當長的時間內仍保留了我們今天看到的大腦多樣性的基本電路。」

該研究的重點是果蠅的大腦中腦-腦-腦邊界和包括人類在內的脊椎動物中腦-腦後邊界。利用基因組數據，研究人員確定了在大腦迴路形成中起主要作用的基因，這些迴路負責果蠅DTB和人類MHB的基本運動。然後他們確定了控制這些基因何時何地表達的基因組部分，也稱為順式調控元件。

研究人員發現，果蠅，小鼠和人類中的這些順式調控元件非常相似，表明它們具有與這些大腦區域發育相同的基本遺傳機制。通過操縱果蠅的相關基因組區域，使它們不再適當地調節基因，研究人員發現其行為受到了隨後的損害。這與對人的研究發現相對應，研究人員發現基因調節序列或受調節基因本身的突變與行為問題有關，包括焦慮症和自閉症譜系障礙。

赫斯博士評論說：「多年來，研究人員一直在尋找行為背後的機制基礎，我想說，我們通過確定中腦迴路形成和功能所需的這些基本遺傳調控機制，發現了拼圖遊戲的關鍵部分。如果我們能理解這些非常小的，非常基本的組成部分，以及它們的形成和功能，那麼將有助於找到在遺傳水平上發生錯誤而導致這些疾病的後果的答案。」

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