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影響大腦發育的基因

圓形的容積最大,因而可以容納更多的腦細胞。人的頭顱也因此與其他動物明顯不同,區別在於人臉比較短,如果長一點兒就會被諷刺為驢臉。短臉顯得圓而可愛,根本的原因是較短的臉不至於讓腦袋有前傾的趨勢,頂在脖子上就更省力氣,否則,時常要用雙手去扶正自己的腦袋,就像扶一頂尺寸過大的帽子,無論如何也是極其尷尬且危險的事情。


圓臉還使頸部的肌肉省去了很多牽引力,使得我們的脖子不會變成「肌肉串」。我們的脖子是優秀的脖子,得益於我們的腦袋可以被穩穩地頂在上面。黑猩猩的脖子又短又粗,要用很多肌肉把腦袋綁穩當,因為綁得太結實,腦袋就很難轉動,結果轉頭時需要把身子一同轉過來,否則,脖子上的肌肉就要消耗更多的能量,這樣就根本談不上什麼顧盼生輝。而人類可以方便地左顧右盼,動作不到位時,還會被當作賊頭賊腦。


信息量的大幅增加促使智力迅猛發展,進而成為個體競爭的重要武器,這場競爭不以槍炮和肌肉為主要內容,而以智力與技巧為決勝指標,聰明的人無疑會得到更多的資源。而這又將腦袋升級為性選擇的重要參考依據,就像是孔雀的尾巴,只不過這次頂在了頭上,更大的腦袋就像是更漂亮的尾巴,容易在性選擇中獲得更多的配偶。

隨著大腦基因研究的深入,人們發現了越來越複雜的影響因素,比如猴子、狗等社交性動物,大腦進化速度要比貓等獨居動物更快,因為群居和社交需要更多的溝通與合作,對大腦的要求更高。獨來獨往的動物只要管好自己就行,當然不需要太大的腦袋。而人類無疑是社交能力極強的群居動物,以至於網路時代首先發展起來的就是社交網站,社交的需要已深深植根於生活之中,複雜的社交活動也大幅增加了信息量,對智力的依賴性更加深刻,這都需要更強大腦的支持。


所有這些因素中,直立行走是變化的根源,信息量增加是壓力,營養改善是物質基礎,具備了這些要素,大腦完全有理由變大,但不等於必須變大,具體如何變大取決於基因,最直接的生物學基礎仍然是基因突變。


科學家們已經發現了影響大腦發育的基因,這個基因只有100多個鹼基,在其他動物身上非常保守,數億年來很少突變,比如黑猩猩和雞,二者在進化樹上分開了3億多年時間,卻只有2個鹼基變異,說明這個基因非常重要,不可輕易改變。


但是,在幾百萬年前,人類的大腦發育基因卻突然加速突變,比其他基因突變快了70倍,短期內與黑猩猩拉開了十幾個鹼基的差異。進一步的研究發現,這一基因並不表達蛋白,只是對其他基因起到調控作用,相當於一個連鎖開關,打開以後很多燈光將相繼亮起,人類的進化歷程就這樣充滿了光明。

後來,科學家們又陸續發現了幾個影響大腦發育的基因,有些基因一旦突變,人腦將無法增大,呈現小腦畸形。這種基因在胚胎髮生期就產生作用,通過調節神經前體細胞增殖而影響腦容量,使得神經元減少,大腦皮層變薄,從而導致智力下降。特別是最近鑒別出的一個基因更讓人吃驚,當它突變時,人腦就會變回400毫升左右的水平。而這個數字,正是200多萬年前露西的大腦水平。


人腦與猿腦分道揚鑣還有一個重要的途徑,就是賦予舊的基因以新的功能,其中涉及基因的複製與倍增,即所謂基因的新功能化,可以在不改變基因序列的前提下獲得新的性狀。通過基因組測序,研究人員已經了解了人類進化過程中的很多基因新功能化事件,都與大腦結構相關。


進一步的研究發現,人類還有一個丟失的基因,現在仍控制著黑猩猩的大腦容量,它位於一個抑癌基因旁邊,並對這個抑癌基因起到調控作用。所謂抑癌基因,就是抑制癌症發生的基因,可以有效控制細胞的分裂與生長,如果抑癌基因失活,細胞分裂將失去控制。極有可能正是這個基因的丟失,導致抑癌基因的活性改變,使得人類大腦神經元增殖提速,智力隨之飛速提升。


另外還有一些零散的證據表明大腦發展的邏輯。約4萬年前發生了一次與腦磷脂相關的突變,而那一時間正好是人類藝術與音樂出現的時期,同時人類也開始大量製造工具,隨後進入新石器時期。6000多年前的一次突變,則暗合了人類書面語言及農業與城市的發展。


原標題:影響大腦發育的基

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