长期以来，科学家们一直在努力解释人类大脑的独特之处。我们的大脑皮层，即负责思考、言语和想象的折叠外层，其面积是我们的近亲黑猩猩大脑皮层的三倍。新的研究表明，我们人类DNA中嵌入一种名为HARE5的调控开关的微小变化，可能是导致这一进化飞跃的关键。

一项发表在《自然研究》上的研究表明，通过研究这种微观的基因增强子，科学家们发现了一些人类独有的突变是如何加速大脑发育，从而导致人类特有的神经元快速增殖。这一发现不仅改写了我们对人类进化的认知，也为神经发育障碍的治疗开辟了新的途径。

塑造人类智力的基因“暗物质”

一些DNA发挥着“导体”的作用，协调基因激活的位置和时间，而另一些DNA则不构建蛋白质。人类加速区（HAR）是调控序列，在人类进化之前数百万年里几乎没有改变。HARE5是位于卷曲基因（大脑发育中的关键因子）附近的一个增强子，它携带四种人类特异性突变。

当科学家将人类版本的HARE5基因植入小鼠体内时，令人震惊的事情发生了：它们的大脑变得更大，充满了更多的神经元。这表明，我们DNA中的一些细微调整不仅改变了大脑的大小，还增强了心智构建过程本身。

拥有人类大脑的老鼠：一项激进的实验

为了测试HARE5的效力，研究人员利用CRISPR基因编辑技术，在小鼠体内植入了人类HARE5基因。结果令人震惊：

  • 大脑皮层（大脑中负责高级思维的部分）增大 12%
  • 更高的神经元生长，在这种情况下，兴奋性神经元能够实现高级思维
  • 大脑区域间功能自主性增强，反映出更高层次的认知

这些老鼠并没有立即开始写诗，但它们的大脑结构模仿了人类大脑发育的重要特征，从而证明了 HARE5 在我们人类家谱中的地位。

“健脑”增强剂的秘密

HARE5 是如何发挥作用的？答案在于放射状胶质细胞，也就是大脑早期发育阶段的神经干细胞。它们以两种方式分裂：

  • 自我更新：自我复制以使系统持续运转。
  • 神经发生：产生构成大脑神经系统的神经元。

人类的HARE5基因延长了自我更新阶段，使放射状胶质细胞能够在转化为神经元之前积累更多的神经构建块。这种延迟创造了更大的祖细胞库，最终导致了神经元的爆发，就像人类进化过程中发生的那样。

WNT信号：大脑的生长加速器

HARE5并非单独发挥作用。它启动了经典的WNT信号通路，这条通路负责“指导”细胞何时进行增殖。在人类神经干细胞中，增强子的突变会放大这一信号，形成一个反馈回路，使放射状胶质细胞分裂更长时间。

当科学家同时测试黑猩猩和人类脑类器官时，人类细胞增殖速度更快，但只有当 HARE5 处于活跃状态时才会出现这种情况。阻断 WNT 信号传导会消除这种优势，从而证实该通路的关键作用。

为什么其他灵长类动物没有获得这种升级？

如果HARE5如此强大，为什么黑猩猩没有呢？答案在于进化的“修补”：

  • 黑猩猩版本的 HARE5 较弱，产生的神经祖细胞较少。
  • 人类的突变对增强子的活性进行了微调，使其在关键的发育阶段更具反应性。
  • 时机就是一切，神经发生的轻微延迟可以促进更多的生长。

这表明，推动我们认知革命的不仅仅是新基因，还有微小的调控变化。

超越进化：HARE5 能帮助治疗脑部疾病吗？

了解HARE5的作用不仅关乎过去，还能塑造医学的未来。小头畸形（大脑异常小）和自闭症（神经连接改变）等疾病可能源于类似的调控网络故障。

通过绘制 HARE5 等增强子如何控制大脑发育，科学家们最终可能能够修复有缺陷的发育，甚至创造出更智能的神经类器官用于医疗用途。

更广阔的图景：进化神经科学的新时代

这一发现重塑了我们对人类独特性的看法。让我们变得更聪明的并非单一的“智力基因”，而是对古老调控密码的精准调整。HARE5 很可能只是众多等待揭开的神秘开关之一。

随着遗传学家对 HAR 的研究越来越深入，我们最终可能破译人类大脑背后的完整说明书，揭示少量分子变化如何催生艺术、科学，以及我们对我们如何诞生的思考。

如果几个DNA碱基就能让我们的大脑体积扩大三倍，那么我们的基因组中还隐藏着哪些进化的秘密呢？——探索才刚刚开始。