一个基因的突变促成了人脑的进化？

有些人切开爱因斯坦的大脑来找出为什么天才是聪明的，但是他们没有发现任何异常。这表明普通人的大脑和天才的大脑是一样的，至少是有机的。但是我们不知道人类的大脑何时以及为什么变得如此聪明。

最近，一名儿科医生在雪貂身上发现了一些关于这个问题的线索:一个简单的基因突变给了我们一个特别褶皱的大脑皮层。这篇论文发表在4月11日的《自然》杂志上。

基因突变让我们与众不同？

大脑分为灰质和白质。内核是白色的，表面是灰色的。吃过猪脑花的人都知道大脑是皱的。人类的大脑尤其布满皱纹，其表面积是近亲黑猩猩的三倍。所以人类把黑猩猩关在笼子里，而不是反过来。最近，人们发现了一种导致人类大脑特别起皱的基因。

克里斯托弗·沃什是美国霍华德·休斯医学研究所(HHMI)的研究员。他的实验室在过去几年里一直专注于胚胎大脑的病理变化:大脑在形成时有时会出错，导致大脑皮层的灰质减少。孩子的头比正常情况下小。小头畸形有遗传起源，在过去两年肆虐的寨卡病毒也将导致小头畸形。

此前，科学家用老鼠作为模型来研究小头畸形。然而，老鼠的大脑是人类大脑的两倍小千，并且缺少人类大脑中丰富的几个脑细胞。它的脑萎缩不是很明显。

沃尔什和他的同事提出了一种新的实验动物，雪貂。沃尔什说，雪貂是一种快速成长的大型哺乳动物，大脑皮层较大，有皱纹，与人类相似。

研究人员发现，在人类胚胎发育过程中，一种叫做ASPM的基因会影响大脑灰质的生长。在小头畸形的情况下，ASPM的失活使人脑体积减少了50%，相当于黑猩猩的大脑。

因此，通过灭活ASPM基因，研究人员创造了第一只神经系统突变的雪貂。改良后的雪貂大脑比正常雪貂小得多，而且它的大脑重量减少了40%。

研究人员在雪貂模型中发现，小头畸形与一种叫做ORG的神经胶质细胞有关。组织来源于干细胞。沃尔什的论文指出:ASPM调节干细胞和组织间的转化时间，从而影响各种后续神经细胞的比例。总之，调节ASPM可以改变大脑中神经细胞的数量。也许是因为人类ASPM基因的突变，我们才有了不同的大脑。

灰质越多，越文明？

如果哺乳动物的大脑排列整齐，很容易发现人类和其他物种的区别——灰质特别发达(表层有最深的皱纹)。大象是少数大脑比人脑重三倍的生物之一。但是人类有160亿个灰质神经元，是大象的三倍。

在雪貂身上的发现提醒我们，ASPM基因可能是现代人和古猿以及一些原始人之间差异的关键。由于ASPM基因的变异，大脑皮层显著增加，这可能是几万年来加速人类进步的基础。

这并不是夸大灰质的地位。尽管科学家们还没有揭开所有的谜团，但将人类从无知中解放出来的能力无疑与灰质密切相关。

例如，今年的一项研究发现，大脑顶叶和颞叶交界处的灰质数量与一个人在其他地方思考的能力有关。那些表现出更多无私的人在这方面有更多的灰色物质。许多古人类学家认为，生物学中的利他本能是现代智人倾向于群体合作的基础——这是否来自于灰质的增加？

例如，与间歇性暴怒症患者相比，温和的人大脑额叶边缘的灰质更多。简易爆炸装置指的是在外界刺激下很容易失控并诉诸暴力。病人不喜欢或不赞成暴力，但很难控制。攻击行为和大脑灰质之间的明显相关性表明，我们应该抑制简单的本能，代之以基于灰质增加的更具社会性和理性的行为。

此外，一些研究发现正常体重的人比肥胖的人大脑中有更多的灰质。一些肥胖病人更难控制自己的本能，所以他们会暴饮暴食。大脑灰质的背侧纹状体部分存在差异，这涉及到人类的行为习惯。

此外，近年来的一系列研究表明，对动物本能的放纵会减少大脑灰质的某些部分(如游戏成瘾和酗酒)；文明和自我控制的行为增加了大脑中的灰质(比如练习冥想和学习外语)。

随着人们的成熟，灰质密度会增加。此外，虽然女性的大脑体积比男性小9%，但灰质密度比男性高，这可能解释了为什么女性有更好的认知能力。

是什么让大脑体积快速增加？

如果ASPM基因的突变奠定了所有文明的基础，那么突变是什么时候开始的？沃尔什倾向于相信ASPM的突变使我们超越了穴居人，穴居人是几十万年前与我们分道扬镳的亲戚。

不幸的是，没有证据证明沃尔什的猜想。哥伦比亚大学研究古人类大脑进化的权威拉尔夫·霍洛韦指出，在过去的400万年里，人类的大脑体积一直在增加，从不到400毫升增加到今天的1400毫升。第一次飞跃可以在东非的早期智人头骨标本中看到。然而，人脑的体积从800毫升到1500毫升没有明显的变化。

霍洛韦认为，与现代智人相比，尼安德特人的头骨没什么特别的，他们的大脑体积稍大一些。

至于大脑灰质的急剧增加，为什么？目前，只有一些猜测。有一种假说认为，烹饪食物可能是增加神经元数量的驱动力，或者生活在滨水区的人们转向鱼类和贝类，为大脑发育提供必要的营养。

还有一种假说认为，环境和食物资源的变化有利于更聪明的大脑，这可能是由于气候变化或人类向远离赤道的地区迁移。人类也有可能迁移到寄生虫较少的地区，将更多的能量从免疫系统转移到大脑。

另一组学者在分析了不同地方的化石数量和大脑体积之间的关系后，认为大脑的发展是由于人口密度的增加和社会关系的复杂性，这使得更聪明和善于社交的人更有可能留下他们的后代。这个理论也可以解释人类大脑的快速增长——一代代的竞争更加激烈。

根据霍洛韦的说法，社会竞争假说听起来非常合理，但证明这一假说的困难在于，人类大脑几百万年的进化史仅由20多个头骨标本证明。我们看不到早期人类的大脑。迄今发现的最古老的脑组织来自6000年前的佛罗里达头颅。

(本文中的一些材料由霍华德·休斯医学研究所提供)