大脑中表达的基因以中等速度进化

即使是小鼠的大脑也比人类的大脑进化得更快,而我们的复杂性可能是罪魁祸首

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人类的大脑不是黑猩猩的大脑。当然,在五百万到八百万年前,在两个物种分化之前,没有区别。 但在这一点上,尽管我们的身体只比黑猩猩重 20%,但人类的大脑却重 250%,并且包含多 50% 的神经元。 尽管有八百万年的时间,这似乎是快速变化的迹象。

但是,来自芝加哥大学以及台湾和日本研究所的一个研究团队表示,没有那么快,至少就人类思维自与黑猩猩分裂以来的进化速度而言。

"我们发现,与早期的一些报告相反,人类大脑中表达的基因实际上减缓了进化速度," 芝加哥大学的进化生物学家,PLoS Biology 最近一期发表的研究报告的共同作者吴仲义表示。“大脑越复杂,似乎大脑基因就越难改变。”


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吴和他的同事比较了小鼠、猕猴、黑猩猩和人类基因组内大脑、肝脏或肌肉中表达的数千个基因编码序列中的替换数量。 研究人员毫不意外地发现,与不太复杂的物种相比,更复杂的物种具有更快的整体进化速度。

然而,当团队转向仅在大脑中(或在大脑组织以及其他组织中)表达的基因时,趋势发生了逆转。 小鼠大脑中表达的基因进化得最快; 人类的大脑中表达的基因进化得最慢。

吴认为,与其他动物的大脑相比,人类大脑中蛋白质之间无数的相互作用减缓了其进化。 吴解释说:“我们知道,具有更多相互作用伙伴的蛋白质进化得更慢。” “破坏现有相互作用的突变是不能容忍的。”

吴假设,将人类与黑猩猩表亲区分开来的不是蛋白质序列的改变,而是基因表达的变化。 他引用了之前的报告,报告发现人类大脑中每个神经元表达的基因数量远高于黑猩猩。

作者认为,正是这种增加的转录——从基因序列到活性蛋白质——导致了导致人类大脑复杂性的高阶网络。

英格兰巴斯大学的生物学家斯蒂芬·多鲁斯指出,这项研究中没有考虑到一个重要方面:与其他哺乳动物物种相比,灵长类动物进化过程中大脑基因是否发生了快速进化。 “灵长类动物的形态和认知进步发生在过去 2500 万年,而不仅仅是自黑猩猩和人类分化以来,”他说。“因此,尽管这些基因在最近的人类进化中可能是进化保守的,但它们可能在更古老的灵长类动物中经历了显着的进化变化。”

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