人類進化到現在的特征和相貌其實不僅僅是因為自身所擁有一些特殊的基因,同時也取決于人類丟失或自我刪除了一些可能無用或制約自身發展的基因,而這些基因與大腦的容量和智商都有關系。
人與黑猩猩的親緣關系最近,但是兩者的形狀卻有較大不同。其中,人類產生意識和決定行為的大腦與黑猩猩的大腦有顯著的差異。人的大腦重量約為1300~1500克,而黑猩猩的大腦重量只有約500克,人腦容量大約是黑猩猩大腦容量的3倍。
美國斯坦福大學醫學院的吉爾?貝吉拉諾等人進行的一項研究比較了人和黑猩猩及其他哺乳動物的遺傳密碼,發現了人與靈長類動物在大腦以及其他方面形狀差異的奧秘。
研究人員在黑猩猩和其他哺乳動物中發現了510個基因片段,但是這些基因在人類中卻不存在。而新發現的這些基因基本上都是調控基因,它們的功能是開啟或閉合鄰近的大量基因。然后,研究人員對這些人類缺失的基因進行分析,確定了它們是群集在一些特殊的基因周圍。這些缺失的基因有什么功能呢?首先,研究人員確定了這些在人類身上缺失的基因可參與類固醇激素的信號調節;其次,還有一些缺失的基因可參與大腦的發育。
在這510個黑猩猩擁有但人類缺失的基因中,研究人員發現有一個基因是控制大腦發育的,就像一個閘門或開關,它如果存在,則位于一個抑癌基因GADD45G的旁邊。但是,正是由于人類的這種基因缺失,才使得大腦的發育可以不受太多控制,所以大腦發育得更大,大腦的容量也增多,從而產生了更多的神經元,使人類的智能和意識有了飛躍的發展。
過去的研究也表明,人類所擁有的一些特殊基因促進了大腦的快速發育,從而使得大腦容積變大,人變得更為聰明。
2006年,美國加利福尼亞大學圣?克魯斯分校分子生物工程和科學研究中心負責人戴維?豪斯勒宣稱,他的研究團隊發現,數百萬年前,人類祖先基因組中一個基因的進化速度比基因組其他部分快約70倍。這部分基因可能在人類大腦容積快速增長過程中起到了至關重要的作用,或者說這個基因是使人類大腦體積快速增加的重要原因。這個基因就是HAR1。HAR1基因在妊娠后約7~19個星期形成,這一時期正是人類胚胎大腦發育的關鍵時期。
豪斯勒的研究小組在觀察了人類與黑猩猩基因組49處最大的差異后發現,HAR1基因在一段相對短暫的時間內,發生了戲劇性的變化。HAR1基因直到3億年前才出現在哺乳動物和鳥類的祖先身上,無脊椎動物和魚類都沒有這一基因。
研究人員同時發現,黑猩猩和雞在這個基因上只有兩處核苷酸(DNA的基本成分)有差異,但黑猩猩和人在這一基因上有差異的核苷酸卻多達18處。研究人員認為,這些差異應該在人類約500萬年的進化歷程中出現。正是這一基因的快速進化引發大腦皮質進化,使人類大腦發展出更復雜的功能,比如語言和對信息的處理。
人類祖先離開樹林生活和開始直立行走時所面對的壓力造成了這種速度驚人的基因進化。所以,如果要追尋人類大腦進化快的生物學原因,那么,某種基因如HAR1基因的快速發展和表達也是人大腦容量變得更多的重要原因。
【責任編輯】張田勘