通過使一個與人類小頭畸形相關的基因失活，研究人員得到第一隻神經係統變異的雪貂。霍華德休斯醫學研究所（HHMI）的研究者Christopher Walsh說，盡管該工作的初衷是研究人腦疾病及其發展
，但這一結果也揭示了人類大腦在演化過程中體積不斷增加的機製。

“我是一名神經科學家
，一直在研究兒童大腦發育相關的疾病，”波士頓兒童醫院的Walsh醫生說，“我從沒想過自己會去研究人類演化史。”

Walsh和耶魯大學Byoung-Il Bae實驗室一起
，於近期在《自然》期刊上發表了關於基因敲除雪貂揭示腦體積擴增機製的研究。

雪貂的大腦

renleidanaodewaicengchengweidanaopiceng，rongjidaqiegaoduzhedie。zaipeitaidanaofayuqi，fayuyichanghuidaozhipicengwufashengchangdaozugoudedaxiao。zhezhongxianxiangchengweixiaotoujixing，sucheng“小頭症”，患兒的頭部和大腦會顯著小於正常嬰兒。小頭畸形產生的根源是基因突變，其出現也與近期寨卡病毒的暴發有關。

研究人員找到了小頭症相關的基因，其中部分基因對胚胎發育過程中大腦皮層的生長至關重要。例如，ASPM基因發生突變時，人腦尺寸將減少50%，與黑猩猩的大腦尺寸相近。

科(ke)學(xue)家(jia)們(men)曾(zeng)嚐(chang)試(shi)利(li)用(yong)小(xiao)鼠(shu)模(mo)型(xing)來(lai)進(jin)一(yi)步(bu)理(li)解(jie)人(ren)類(lei)小(xiao)頭(tou)畸(ji)形(xing)的(de)產(chan)生(sheng)機(ji)製(zhi)，但(dan)小(xiao)鼠(shu)和(he)人(ren)類(lei)大(da)腦(nao)巨(ju)大(da)的(de)差(cha)異(yi)讓(rang)這(zhe)件(jian)事(shi)變(bian)得(de)極(ji)為(wei)艱(jian)難(nan)。小(xiao)鼠(shu)的(de)大(da)腦(nao)比(bi)人(ren)腦(nao)小(xiao)1000倍，而且缺少幾種在人腦中非常豐富的細胞。ASPM基因滅活僅能使小鼠的大腦萎縮10%。Walsh認為，ASPM基因敲除小鼠在人類腦皮層發育的研究中隻能提供十分有限的參考。

因此
，Bae和的Walsh團隊不得不尋找一類有著類似人腦的體積更大功能更複雜的大腦皮層的哺乳動物來進行ASPM基因失活或敲除操作。雪貂的大腦較大，同時容易繁殖且繁殖期短
，符合研究要求。Walsh說
，“從表麵上看，雪貂是個有趣的選擇
，而雪貂作為研究腦發育的模式生物已長達30年。”

目前
，科學家們還沒有對雪貂的遺傳學方麵做太多研究。敲除雪貂的ASPM基因這個想法很新，但也存在風險。為使研究成行，2013年Walsh向HHMI申報了這項計劃，並得到了足夠的資金支持。這隻ASPM基因敲除的雪貂是第二隻基因敲除雪貂。這項研究的共同作者之一，愛荷華大學的John Engelhardt在10年前研究囊性纖維化時首次應用了基因敲除雪貂模型。

Walsh
，Bae的研究團隊發現雪貂與小鼠相比，能更準確地模擬人類小頭畸形。基因敲除後
，雪貂出現了嚴重的腦萎縮，大腦減重了40%。並且，與在同一條件下的人類相似
，雪貂腦萎縮前後的皮質厚度和細胞結構基本維持不變。

更geng重zhong要yao的de是shi，在zai雪xue貂diao模mo型xing上shang進jin行xing的de研yan究jiu揭jie示shi了le人ren類lei大da腦nao在zai演yan化hua過guo程cheng中zhong一yi種zhong可ke能neng的de生sheng長chang機ji製zhi。在zai過guo去qu的de七qi百bai萬wan年nian裏li

，人ren類lei的de大da腦nao體ti積ji增zeng加jia了le三san倍bei。這zhe一yi擴kuo增zeng主zhu要yao發fa生sheng在zai大da腦nao皮pi層ceng上shang。

通過對基因敲除後的雪貂的大腦皮層萎縮進行追蹤觀察
，研究人員發現這是由一種外放射狀膠質細胞（ORGs）導致的。ORGs由幹細胞分化產生，具有進一步分化成為皮層中各類細胞的能力。Walsh的團隊發現，ASPM能夠調控幹細胞分化成ORGs的時間點。這將會影響ORGs與其它細胞的比例。Walsh表示，因此無需一次性改變很多基因

，對ASPM進行微調便可以增加或減少腦部的神經細胞數量。

這是基因在人腦演化中發揮作用的一條線索。Bae說：“大自然無需大動幹戈就解決了改變人腦大小的問題。”

ASPM所(suo)編(bian)碼(ma)的(de)蛋(dan)白(bai)是(shi)細(xi)胞(bao)中(zhong)心(xin)粒(li)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)。敲(qiao)除(chu)這(zhe)個(ge)基(ji)因(yin)，會(hui)破(po)壞(huai)中(zhong)心(xin)粒(li)的(de)結(jie)構(gou)和(he)功(gong)能(neng)
，這(zhe)可(ke)能(neng)是(shi)導(dao)致(zhi)基(ji)因(yin)敲(qiao)除(chu)的(de)雪(xue)貂(diao)腦(nao)部(bu)萎(wei)縮(suo)的(de)一(yi)種(zhong)生(sheng)化(hua)機(ji)製(zhi)。

Walsh說，與人類中心粒蛋白相關的基因（包括ASPM）在演化史晚期發生了變化。這類基因突變可能決定了我們是演化成穴居人，還是演化成近親黑猩猩。

這項研究表明使用雪貂研究有助於研究某些人類腦部疾病
，同時揭示了演化過程中人類
、與人類親緣關係較近的物種的腦發育的新機製。

“想來也是很有道理的，”Walsh說，“在發育過程中與腦部形成相關的基因，必然是曾經使腦容積增大的基因。”