人和果蠅的大腦有非常相似的發育和功能機制

2021-01-07 騰訊網

人和果蠅的大腦有非常相似的發育和功能機制

有了這些新發現，科學家就有可能更好地了解基因和大腦迴路中可能出現的微妙變化，這些變化可能導致焦慮和自閉症譜系障礙等心理健康障礙。

儘管身體上有很大不同，研究發現，果蠅、老鼠和人類的大腦在形態和功能方面是相似的。

數據顯示，昆蟲和哺乳動物大腦發育所依據的遺傳機制非常相似，但這可以用兩種不同的方式來解釋，有些人認為它為哺乳動物和昆蟲提供了同一祖先的證據，另一些人則認為這可以支持大腦多次獨立進化的理論。

這項由倫敦國王學院、亞利桑那大學、勒文大學和萊布尼茲研究所DSMZ合作進行的研究發表在《國家科學院院刊》（PNAS）雜誌上，它提供了強有力的證據，證明了調節遺傳活動的機制對大腦區域的形成至關重要控制行為，對昆蟲和哺乳動物也是一樣的。

最引人注目的是，當這些調節機制在昆蟲和哺乳動物中受到抑制或損害時，它們會遇到非常相似的行為障礙。這表明，控制基因活動的相同組成部分對大腦迴路的形成及其與行為相關的功能都是必不可少的。據研究人員稱，這提供了證據，證明這些機制是在一個共同祖先中建立的。

倫敦國王學院精神病學、心理學和神經科學研究所(IOPN)的資深作者弗蘭克·赫斯( Frank Hirth)博士表示：「據我所知，這是第一個提供人類大腦和果蠅大腦相似性來源證據的研究，我們的研究表明，人類、果蠅和老鼠的大腦迴路是通過類似機制建立起來的，這表明它們的大腦的進化可追溯到5億多年前共同的祖先」。

亞利桑那大學( University of Arizona)神經科學執教教授尼古拉斯·史特勞斯菲爾德( Nicholas Strausfeld)是這項研究的合著者之一，他說：「大腦如何進化的拼圖遊戲在盒子上仍然沒有圖像，但目前正在添加的片段表明，基本迴路的起源非常早，在相當長的時間裡，這些電路一直保持著，儘管經過了修改。」

這項研究集中在大腦的這些區域，包括人類在內的脊椎動物中的大腦後腦邊界的領域。研究人員利用基因組數據確定了在形成大腦迴路方面發揮主要作用的基因，這些基因負責果蠅和人類的腦白質基本運動，然後確定了控制這些基因何時何地地表達基因組部分，也就是所謂的「cis監管要素 」。

研究人員發現，這些對果蠅、老鼠和人類的監管元素非常相似，這表明它們擁有相同的基本遺傳機制，而這些大腦區域正是通過這種機制發展起來。

研究人員通過操縱果蠅的相關基因組區域，使其不再適當地調節基因，從而顯示了隨後的行為障礙。這與一些人的研究結果相符，這些人的基因調控序列中的突變或受調控基因本身與焦慮和自閉症譜系障礙等行為問題有關聯。

赫斯博士評論道：「多年來，研究人員一直在努力尋找行為背後的機制基礎，我想說，我們已經通過識別腦迴路形成和功能所需的這些基本遺傳調節機制，發現了拼圖遊戲的一個關鍵部分基本的組成部分，它們是如何形成和運作的，這將有助於找到在基因層面出問題導致這些疾病時會發生什麼的答案」。

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