摘要：因组中一个很小的区域内，仅仅四个 DNA 差异或许就能解释为什么人类的大脑比黑猩猩更大、更复杂。这些差异促进了神经元的生长，但也可能增加患神经系统疾病的风险。

因组中一个很小的区域内，仅仅四个 DNA 差异或许就能解释为什么人类的大脑比黑猩猩更大、更复杂。这些差异促进了神经元的生长，但也可能增加患神经系统疾病的风险。

四个微小的 DNA 变化如何帮助塑造人类大脑

我们基因组中的一小部分或许掌握着人类起源的关键。杜克大学的科学家们将目光锁定在“人类加速区”上，这些神秘的 DNA 片段并不编码蛋白质，但在大脑发育中发挥着至关重要的作用。

虽然人类与黑猩猩的 DNA 有 98.8% 是相同的，但剩下的微小差异才是我们区别于其他物种的关键。如今，杜克大学的科学家们正在揭示微小的基因变化如何以强大的方式塑造人类大脑。他们的研究成果最近发表在《自然》杂志上。

在分子遗传学和微生物学教授黛比·西尔弗博士和高级研究员刘静博士的带领下，该团队将研究重点放在了被称为人类加速区（HAR）的神秘 DNA 片段上。我们基因组的这些部分并不编码蛋白质，但它们位于在大脑发育中发挥关键作用的基因附近。

人类基因组中分布着大约 3000 个 HAR。研究人员专注于其中的一个，发现它在脑细胞的形成过程中发挥着令人惊讶的作用。具体来说，他们发现这个微小的 DNA 区域可以影响神经祖细胞（后来发育成神经元的早期细胞）的增殖和发育。

这一点至关重要，因为人类的大脑皮层（负责高级思维的大脑外层）比其他灵长类动物的更大，折叠也更复杂。额外的空间可以容纳更多的神经元，从而支持抽象思维、情绪控制、语言和创造力等复杂的大脑功能。

小鼠胚胎大脑的横截面。祖细胞为绿色，有丝分裂细胞为红色，神经元为紫色。图片来源：杜克大学

他们利用这种人类 HAR 基因工程小鼠模型，观察到这些小鼠的大脑皮层比对照组小鼠略大，神经元数量也更多。这些变化可以追溯到 Wnt 信号通路的活性——该通路是祖细胞增殖和神经元分化的关键调控因子。

他们还编辑了人类干细胞，使其包含黑猩猩版本的 HAR 基因，该基因与黑猩猩仅有4个核苷酸的差异，结果发现神经祖细胞增殖较少。但如果他们将人类核苷酸序列导入黑猩猩干细胞，神经祖细胞增殖就会增加。

“我们正在揭开一个谜团，”作者黛布拉·L·西尔弗（ Debra L. Silver ）说：“即我们 DNA 中的这些细微差异如何导致已知的解剖学差异。”

然而，拥有更大的脑容量也有弊端。“在进化的过程中，”西尔弗说：“我们获得了一些变化，这些变化共同促成了我们成为人类，但伴随这些变化，我们患病的几率也随之增加。”

研究观察到，该 HAR 序列中存在与自闭症相关的基因变异。“这进一步强调了研究这一基因位点的重要性，”西尔弗说道。“这些比较方法可以揭示构成人类的分子机制，以及可能使我们更容易患病的分子特征。”

这只是谜题的一小部分。“我们只研究了一个转录增强子中的四个变化，”西尔弗说：“所以我们看到的变化很细微。” 你能拼凑的谜题碎片越多，就能更全面地了解人类的本质。

参考文献：“人类特异性增强剂微调径向胶质细胞效力和皮质生成”，作者：Jing Liu、Federica Mosti、Hanzhi T. Zhao、Davoneshia Lollis、Jesus E. Sotelo-Fonseca、Carla F. Escobar-Tomlienovich、Camila M. Musso、Yiwei Mao、Abdull J. Massri、Hannah M. Doll、Nicole D. Moss、Andre MM Sousa， Gregory A. Wray、Ewoud RE Schmidt 和 Debra L. Silver，2025 年 5 月 14 日，《自然》。DOI：10.1038/s41586-025-09002-1

来源：康嘉年華一点号