【于思專欄】人類的大腦如何變得如此之大

根據《自然》雜誌今日發表的一篇報導，將人類獨有的一段遺傳密碼植入小鼠體內，可以幫助這些動物長出比正常更大的大腦。研究人員在人類大腦中發現了一種基因轉盤，當植入小鼠體內時，小鼠的大腦尺寸可增加約 6.5%。傑瑪·康羅伊 Gemma Conroy發表在最新一期權威期刊《自然》(Nature)的<老鼠在接受這段人類DNA後，大腦變得更大>( Mice grow bigger brains when given this stretch of human DNA)指出，這項發現進一步加深了我們對人類如何發展出如此大的大腦的認識。(Finding adds to the bigger picture of how humans developed such large brains.)

這段程式碼——一段 DNA，就像一個錶盤，可以調出某些基因的表達——透過增加神經元細胞的產生來擴大小鼠大腦的外層。這項發現可以部分解釋人類為何進化出比靈長類近親更大的大腦。

加州舊金山格拉斯頓數據科學與生物技術研究所的生物資訊研究員凱瑟琳波拉德說，這項研究比以前試圖揭示人類大腦發育背後的遺傳機制的研究更深入。 「這個故事更加完整，也更加令人信服，」她說。

大腦擴展器

西班牙巴塞隆納德爾瑪醫院醫學研究所研究基因組學的神經科學家加布里埃爾桑特佩雷巴羅 (Gabriel Santpere Baró) 表示，人類大腦如何變得如此龐大和複雜仍然是一個謎。他說：“我們仍然沒有明確的答案來解釋自從人類與黑猩猩在進化過程中分離以來，大腦體積是如何增加三倍的。”

人類的大腦如何變得如此之大

先前的研究暗示，人類加速區域 (HAR)——在哺乳動物中保守的基因組短片段，但在人類與黑猩猩進化分化後發生了快速變化——可能是大腦發育和大小的關鍵因素。但該研究的共同作者、北卡羅來納州達勒姆市杜克大學的發育神經生物學家黛布拉·西爾弗 (Debra Silver) 表示，HAR 對大腦構建作用的具體機制尚未被揭示。

為了更清晰地了解情況，Silver 和她的同事放大了他們十年前發現的一個名為HARE5的 HAR 4。在小鼠中，這段 DNA 片段可以促進Fzd8基因的表達，該基因是神經細胞發育和生長背後的重要因素之一。研究小組比較了HARE5對小鼠、黑猩猩和人類的影響。

當研究人員將人類版本的HARE5替換到活體小鼠體內以取代動物本身的版本時，這些動物成年後的大腦比未進行基因改造的小鼠大 6.5%。這種增強大腦功能的促進劑在被稱為放射狀膠質細胞的神經幹細胞中最為活躍，這些神經幹細胞最終會發展成神經元和其他腦細胞。人類HARE5增加了神經膠質細胞的分裂和增殖，這些細胞繼續產生比在小鼠HARE5的影響下更多的神經元。

西爾弗表示，目前還不清楚大腦體積增加的老鼠的認知能力或記憶力是否會提高。