人类是如何天堂II页游进化出超级大脑的？(2)

时间：2019-01-14

几年后，人类学家Richard Wrangham 认为烹饪的发明对人类大脑的进化至关重要。经过烹饪的柔软食物要比未加工的坚硬食物更容易消化，这样减少了胃肠道的工作量从而获得了更多的卡路里。或许，学习烹饪是以牺牲大肠为代价，而使大脑更强大。由于黑猩猩要比人类强壮的多，因此其他研究者提出了大脑和肌肉之间类似的权衡取舍观点。 本文来自织梦

总的来说，这些现代解剖学的假设和观察是令人信服的，但是它们是基于几百万年的生物进化而言的。为了确定到底发生了什么，为了弄明白能让大脑飞速进化的生理适应性，我们必须透过肉体进一步深入到基因中。

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基因如何构建大脑？

大约80年前，Wray和他的同事开始研究影响葡萄糖作为能源进入细胞活动的基因谱系。在大脑组织谱系中的某一基因相当活跃，而另一种基因却在肌肉中最活跃。如果人类大脑大小需要大脑组织和肌肉之间的代谢平衡，那么这些基因在人类和黑猩猩身上会有不同的表现。 织梦好，好织梦

Wray和他的团队从死去的人和黑猩猩身上收集大脑、肌肉和肝脏组织，并试着测试每个样本中基因的活跃度。细胞「表达」基因时，首先将DNA转录为信使核糖核酸（mRNA）序列，随后形成一个氨基酸链从而形成蛋白质。根据不同mRNA的变化程度，可以测出特定组织中某一基因的活跃度。 copyright dedecms

为了测量不同mRNA的相对丰度，Wray团队从这些组织中提取大量mRNA并多次放大它们。他们发现，人类大脑组织中的脑中枢葡萄糖转运基因的活跃度比在黑猩猩高3.2倍，而黑猩猩体内的肌肉中枢基因比人类的活跃1.6倍。然而这两种基因在人类和黑猩猩的肝组织中的活跃度差不多。

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鉴于人类和黑猩猩的基因序列几乎是相同的，肯定有其他原因能解释他们之间不同的行为。Wray和他的同事发现了基因调控序列（促进或抑制基因活性的DNA片段）间的不同，很具启发性。在人类肌肉和大脑葡萄糖转运基因调控序列中，更多的是积累性基因突变而不是人们以为的偶然性基因突变，这表明这些区域经历了加速进化。换句话说，强大的进化压力迫使人类的基因调控序列以某种方式减少对肌肉的能量供给，增强对大脑的能量供给。基因用以一种化石永远无法阐明的方式证实了高耗能组织假说。 copyright dedecms

去年，日本的冲绳科技研究所的计算生物学家 Kasia Bozek发表了相似的研究，从不同角度研究了新陈代谢。除了看基因表达，Bozek和其同事还分析了代谢物水平，包括糖，核酸和神经递质等不同的小分子。许多代谢产物对代谢或生产而言都是必须的。不同的器官有不同代谢途径，这取决于要做什么以及需要多少能量。总而言之，近亲物种比远亲物种的器官代谢物水平更为相似，比如，Bozek发现人类和黑猩猩的肾脏代谢途径十分相似。但是基于典型进化率，黑猩猩与人脑代谢物水平比预想的高四倍；而肌肉代谢物水平比预想的高七倍。Bozek说，因此，即使基因水平差异不大，代谢层面也会有很大差别，这不仅仅是两三个突变，你的大脑一下子就变得更大了。 织梦好，好织梦

随后，Bozek和其同事挑选了42人，包括大学篮球运动员和专业的攀岩运动员，在力量测试中与黑猩猩和猕猴对抗。所有灵长类都必须背负重物将一个滑动的书架拉向自己。就体积和重量而言，黑猩猩和猕猴是人类的两倍。不确定为什么会这样，但可能是因为它们为肌肉运送了更多能量，从而使得这些灵长类表亲比我们的肌肉力量更足。Bozek 说，与其他灵长类相比，我们损失了肌肉力量来为大脑供应更多能量。但这不意味着我们的肌肉天生较弱，而仅仅是因为新陈代谢的不同。 织梦内容管理系统

同时，Wary咨询了他在杜克大学的同事，胚胎脑发育专家Debra Silver，然后开始进行一项开创性实验。他们不仅要找出与我们大脑进化相关的基因突变，还要将这些突变植入实验鼠的基因组中，天堂II私服，并观察结果。 Silver说，这是前人从未尝试过的。 织梦好，好织梦

首先他们通过扫描人类进化加速区（human accelerated regions,HARs）的基因数据库，这些DNA调控序列在所有的脊椎动物中都相似，但在人类中发生了突变。他们决定把重点放在HARE5基因上，这个基因似乎控制着大脑发育。不同于黑猩猩，人类的HARE5基因由16个DNA序列组成。Silver和Wary把黑猩猩的HARE5基因复制到一组小鼠中，作为对照，另一组小鼠复制了人类的HARE5，接着他们观察小鼠胚胎的大脑如何发育。 织梦好，好织梦

经过9天的生长，小鼠胚胎开始形成大脑皮层（与最复杂心智功能相关的大脑皱褶表层）。在第10天，幼鼠大脑中人类HARE5的基因比猩猩的更加活跃，最终，移植了人类基因的小鼠大脑体积，比移植猩猩的要大12%。进一步的实验表明，HARE5基因将一些胚胎脑细胞分裂、增殖的时间从12小时缩短到了9小时。带有人类HARE5基因的小鼠大脑，能更快的产生新的神经元。 dedecms.com

其实10年前就能进行这项研究了，但当时我们还没有完成整个基因组的测序，Silver 说，这真的很激动人心。但她也强调，要完整回答人类的大脑如何突变，还需要大量的研究。我们不可能仅靠一两个基因的突变去解释整个大脑。那是绝对错误的。我们可能获得了进化规则某些方面的诸多微小变化。

Wray赞同道：「并不是仅仅一两个基因突变后，嘣！你的大脑就飞速的进化了。随着我们对人类与黑猩猩之间的变化有了更多的了解，我们意识到，这是许许多多基因共同作用的结果，每个基因都有自己的贡献。我们已经摸到了门道。大脑的进化是如此隐晦和微妙。」 织梦好，好织梦

大脑与身体

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虽然人类大脑的扩张一直以来都是个谜，但其重要性却从未被怀疑过。研究人员一次又一次的将人类远高于其他动物的智慧，归结于脑部的进化。近期对鲸和大象的研究表明，体积大并不代表一切，但确实也是一个重要的方面。我们比类人猿拥有更多的皮层神经元，并不是因为我们大脑的神经元密度更大，而是因为我们能够进化出足够大的脑部，以容纳所有那些额外的细胞。 织梦好，好织梦

不过，过于迷恋自己的大脑也是危险的。诚然，高智慧需要一个拥有更多神经元的大脑，但仅有这个并不够。想象一下如果海豚有手会怎么样。海豚非常聪明。它们已被证明拥有自我意识、协同和计划的能力、以及初步的语言和语法。但相比类人猿，它们对原材料操纵的本领不足，自身能力受到严重限制。因为它们只有鳍，海豚永远无法进入石器时代。

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