
从大小来看,我们人类的大脑是地球上最大的了。可是,我们的大脑为何如此大?先前,我们认为是特殊环境和自然进化让我们脑子大了,变聪明了。但美国科学家发表论文宣布,是关健基因促进了我们大脑的发育。
美国科学家称他们可能找到了人类大脑进化的关键基因——人类进化区域(HAR)基因。这此基因在黑猩猩到人类的进化历程中改变迅速,但在之前数亿年却基本没有变化。
这篇发表在17日出版的《自然》杂志上的文章说,数百万年前,人类祖先基因组中一个基因的进化速度比基因组其他部分快约70倍。这部分基因可能在人类大脑体积快速增长过程中起到了至关重要的作用。
进化迅速
在观察了人类和黑猩猩基因组差异最大的49处后,研究人员特别注意到,近8千万年来,“HAR1”变化不大,但“在一段相对短暂的时间内,发生了非常戏剧性的变化”。这一变化正好是大约600百万年前人类与黑猩猩分支后出现的。他们因此断定,正是这一基因的快速进化引发大脑皮层进化,使人类大脑发展出更复杂的功能,比如语言和对信息的处理。
研究发现,黑猩猩和鸡在这个基因上只有两处差异,但黑猩猩和人在这一基因上的差异多达18处。无脊椎动物和鱼类都没有这一基因,“HAR1”直到3亿年前才出现在哺乳动物和鸟类的祖先身上,但是从此以后这种基因改变不大。
此小组成员、加州大学的凯瑟琳-波拉得说:“在大多数物种中,有些基因数百万年来很难变化。我就是要寻找在人类中变化了的基因。”
对大脑发育很重要
识别HAR1后,布鲁塞尔大学的神经科学家皮埃尔-维德哈根观察人类胚胎大脑的发育,看看此基因何时激活。结果发现,“HAR1F”在妊娠后约7星期至19星期形成,这一时期正是人类胚胎大脑发育的关键时期。特别是,HAR1F在一种叫Cajal-Retzius神经细胞中是活跃的。这正是人类大脑皮层形成的关健,导致人类大脑皮层的面积迅速增加了三倍。
文章作者之一、加利福尼亚大学圣克鲁斯分校生物分子工程和科学研究中心负责人戴维·豪斯勒说:“我们不知道它做了什么,也不知道它是否有什么相互作用。但证据很显然,此基因是使人类大脑体积快速增加的重要原因。因为人类的大脑皮层比其他灵长类动物大脑大三倍。” 不同种类的基因
不同于大多数已知的基因,HAR1F没有携带生产蛋白质的指令。相反,它产生一种功能RNA分子。这是一种很独特的新结构,研究人员表示。
康奈尔大学的分子生物学教授安德鲁-克拉克并没有参与该研究,但是他说,如果这一发现被证实的话,那么这种基因在人体的进化是最为迅速、最富戏剧性的,“令人十分兴奋”。不过,克拉克表示这种基因的改变过于迅速,他一时无法相信,除非是人类进化过程中发生非常事件导致物种突变。豪斯勒把这种戏剧性的基因改变归因于人类从树上来到地面、两条腿直立行走所带来的压力。
科学家们发现不仅仅是HAR1F基因发生了迅速改变,而且HAR1F基因的改变和大脑皮层的发育存在联系。大脑皮层负责一些复杂的大脑功能,比如语言和信息处理。项目完成人之一、加州大学的生物学家索菲-萨拉马说,“似乎这种基因改变对大脑的发育发挥了重要的作用。”
目前科学家仍然未能研究出HAR1F基因具体起什么作用,但部分基因在人类大脑发育的关健时期是活跃的。
|