Kinesiska forskare har lagt mänskliga hjärngener i apor - och ja, de kan vara smartare

Ms. Tech; Evolution: Wikimedia commons

Människans intelligens är en av evolutionens mest följdriktiga uppfinningar. Det är resultatet av en sprint som startade för miljoner år sedan och som ledde till allt större hjärnor och nya förmågor. Så småningom stod människor upprätt, tog tag i plogen och skapade civilisation, medan våra primatkusiner stannade i träden.

Nu rapporterar forskare i södra Kina att de har försökt minska den evolutionära klyftan och skapat flera transgena makakapor med extra kopior av en mänsklig gen som misstänks spela en roll i att forma mänsklig intelligens.

Detta var det första försöket att förstå utvecklingen av mänsklig kognition med hjälp av en transgen apamodell, säger Bing Su, genetikern vid Kunming Institute of Zoology som ledde försöket.

Enligt deras fynd klarade sig de modifierade aporna bättre på ett minnestest som involverade färger och blockbilder, och deras hjärnor tog också längre tid att utvecklas - precis som mänskliga barn gör. Det var ingen skillnad i hjärnstorlek.

Experimenten, beskrivs den 27 mars i en tidskrift i Peking, National Science Review, och först rapporterad av kinesisk media, förblir långt ifrån att peka ut det mänskliga sinnets hemligheter eller leda till ett uppror av brainy primater.

Istället kallade flera västerländska forskare, inklusive en som samarbetade i försöket, experimenten hänsynslösa och sa att de ifrågasatte etiken i att genetiskt modifiera primater, ett område där Kina har tagit ett tekniskt försprång.

Användningen av transgena apor för att studera mänskliga gener kopplade till hjärnans utveckling är en mycket riskabel väg att ta, säger James Sikela, en genetiker som utför jämförande studier bland primater vid University of Colorado. Han är oroad över att experimentet visar ignorering av djuren och snart kommer att leda till mer extrema modifieringar. Det är en klassisk halkafråga och en som vi kan förvänta oss kommer att återkomma när den här typen av forskning bedrivs, säger han.

Forskning med primater blir allt svårare i Europa och USA, men Kina har skyndat sig att använda de senaste högteknologiska DNA-verktygen på djuren. Landet var först med att skapa apor som förändrats med genredigeringsverktyget CRISPR, och i januari meddelade ett kinesiskt institut att det hade producerat ett halvdussin kloner av en apa med en allvarlig psykisk störning .

Det är oroande att fältet ångrullar på det här sättet, säger Sikela.

Evolutionshistoria

Su, en forskare vid Kunming Institute of Zoology, specialiserar sig på att söka efter tecken på darwinistiskt urval – det vill säga gener som har spridit sig för att de är framgångsrika. Hans strävan har sträckt sig över ämnen som Himalaya-jakarnas anpassning till hög höjd och utvecklingen av mänsklig hudfärg som svar på kalla vintrar.

Den största gåtan av alla är dock intelligens. Vad vi vet är att våra mänskliga förfäders hjärnor snabbt växte i storlek och kraft. För att hitta generna som orsakade förändringen har forskare letat efter skillnader mellan människor och schimpanser, vars gener är ungefär 98% lika våra. Målet, säger Sikela, var att lokalisera juvelerna i vårt genom – det vill säga DNA:t som gör oss unika människor.

Till exempel kallas en populär kandidatgen FOXP2 – språkgenen i pressrapporter – blev känd för sin potentiella koppling till mänskligt tal. (En brittisk familj vars medlemmar ärvde en onormal version hade problem med att tala.) Forskare från Tokyo till Berlin muterade snart genen i möss och lyssnade med ultraljudsmikrofoner för att se om deras gnisslande förändrades.

Su var fascinerad av en annan gen: MCPH1 eller mikrocefalin. Inte bara skilde sig genens sekvens mellan människor och apor, utan även spädbarn med skador på mikrocefalin föds med små huvuden, vilket ger en koppling till hjärnans storlek. Med sina elever använde Su en gång bromsok och skiftnyckel för att mäta huvudena på 867 kinesiska män och kvinnor för att se om resultaten kunde förklaras av skillnader i genen.

Men 2010 såg Su en chans att genomföra ett potentiellt mer definitivt experiment - att lägga till den mänskliga mikrocefalingenen till en apa. Kina hade då börjat para ihop sina ansenliga avelsanläggningar för apor (landet exporterar mer än 30 000 per år) med de senaste genetiska verktygen, en insats som har förvandlat det till ett mecka för utländska forskare som behöver apor att experimentera med.

För att skapa djuren exponerade Su och medarbetare vid Yunnan Key Laboratory of Primate Biomedical Research apembryon för ett virus som bär på den mänskliga versionen av mikrocefalin. De genererade 11 apor, varav fem överlevde för att delta i ett batteri av hjärnmätningar. Dessa apor har vardera mellan två och nio kopior av den mänskliga genen i sina kroppar.

Sus apor väcker några ovanliga frågor om djurens rättigheter. 2010 skrev Sikela och tre kollegor ett papper som heter Etiken i att använda transgena icke-mänskliga primater för att studera vad som gör oss till människor , där de drog slutsatsen att mänskliga hjärngener aldrig bör läggas till apor, som schimpanser, eftersom de är för lika oss.

Man går bara till Apornas planet direkt i den populära fantasin, säger Jacqueline Glover, bioetiker från University of Colorado som var en av författarna. Att humanisera dem är att orsaka skada. Var skulle de bo och vad skulle de göra? Skapa inte en varelse som inte kan ha ett meningsfullt liv i något sammanhang.

Författarna drog dock slutsatsen att det kan vara acceptabelt att göra sådana förändringar på apor.

I ett e-postmeddelande säger Su att han håller med om att apor är så nära människor att deras hjärnor inte bör förändras. Men apor och människor delade senast en förfader för 25 miljoner år sedan. För Su, det lindrar de etiska farhågorna. Även om deras arvsmassa ligger nära vårt, finns det också tiotals miljoner skillnader, säger han. Han tror inte att aporna kommer att bli något mer än apor. Omöjligt genom att bara introducera ett fåtal mänskliga gener, säger han.

Smart apa?

Att döma av deras experiment förväntade sig det kinesiska teamet att deras transgena apor kunde sluta med ökad intelligens och hjärnstorlek. Det var därför de satte in varelserna i MRI-maskiner för att mäta deras vita substans och gav dem datoriserade minnestester. Enligt deras rapport hade de transgena aporna inte större hjärnor, men de klarade sig bättre på en korttidsminnesquiz, en upptäckt som laget anser vara anmärkningsvärd.

Flera forskare tror att det kinesiska experimentet inte gav mycket ny information. En av dem är Martin Styner, en datavetare vid University of North Carolina och specialist på MRI som är listad bland medförfattarna till den kinesiska rapporten. Styner säger att hans roll var begränsad till att träna kinesiska studenter att extrahera hjärnvolymdata från MRI-bilder, och att han övervägde att ta bort sitt namn från tidningen, som han säger inte kunde hitta en utgivare i väst.

Det finns ett gäng aspekter av den här studien som man inte kunde göra i USA, säger Styner. Det väckte frågor om typen av forskning och om djuren sköttes på rätt sätt.

Efter vad han har sett säger Styner att han inte ser fram emot mer evolutionsforskning på transgena apor. Jag tycker inte att det är en bra riktning, säger han. Nu har vi skapat detta djur som är annorlunda än det är tänkt att vara. När vi gör experiment måste vi ha en god förståelse för vad vi försöker lära oss, för att hjälpa samhället, och det är inte fallet här. En fråga är att genetiskt modifierade apor är dyra att skapa och ta hand om. Med bara fem modifierade apor är det svårt att dra säkra slutsatser om huruvida de verkligen skiljer sig från normala apor när det gäller hjärnstorlek eller minnesförmåga. De försöker förstå hjärnans utveckling. Och jag tror inte att de kommer dit, säger Styner.

I ett e-postmeddelande gick Su med på att det lilla antalet djur var en begränsning. Han säger dock att han har en lösning. Han gör mer av aporna och testar också nya hjärnutvecklingsgener. En som han har koll på är SRGAP2C , en DNA-variant som uppstod för cirka två miljoner år sedan, precis när Australopithecus överlämnade den afrikanska savannen till tidiga människor. Den genen har döpts till mänskligheten switch och den saknad genetisk länk för dess troliga roll i framväxten av mänsklig intelligens.

Su säger att han har lagt till det till apor, men att det är för tidigt att säga vad resultatet är.

Dölj