基因“快進鍵”：科學家找到人類比黑猩猩更聰明的原因
是什麼讓我們成爲“人”？爲什麼唯有人類發展出了語言、藝術和科技，而與我們基因最接近的黑猩猩，卻依然停留在原始的生活方式？
600 萬年前，人類和黑猩猩在進化樹上分道揚鑣。從那時起，人類基因組累積了超過 3500 萬個變異。但這些變異中，真正塑造我們獨特認知的關鍵，究竟隱藏在哪裏？
人類加速區：
基因組中的進化“快車道”
爲了破解人類智慧的奧祕，科學家們提出了多種假說：
有人認爲，人類之所以特別，是因爲我們進化出了一些獨有的基因；也有人指出，某些關鍵蛋白質中出現的人類特異性氨基酸替換，可能發揮了重要作用；而其中一類被稱爲“人類加速區”（Human Accelerated Regions，HARs）的基因組片段，尤其引起了廣泛關注。
這些 HARs 在其他哺乳動物的基因組中，通常是高度保守的，這意味着它們的功能非常重要、輕易不能改變；然而，在人類的進化分支上，它們卻像突然“踩了油門”一樣，快速積累了大量變異。這強烈暗示，HARs 可能在大腦進化和人類獨特認知能力形成中，扮演着關鍵角色。
自 2006 年首次被提出以來，科學家們已發現了 3000 多個 HARs，它們平均長度約 260 個鹼基。這些片段大多數並不編碼蛋白質，而是充當增強子，就像“導演”一樣，指揮着其他基因的表達強度。已有證據表明，不少HARs與大腦發育密切相關。但究竟哪些 HARs 纔是真正推動人類認知進化的“核心引擎”，仍是一個未解之謎。
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基因組的“質檢員”：
NMD 通路如何影響大腦進化？
近期，一項引人注目的研究聚焦於名爲 NMD（無義介導的 RNA 降解）通路。你可以把 NMD 通路想象成細胞內的“分子質檢員”，它的主要職責是識別並清除帶有提前終止密碼子的異常 RNA 分子，從而防止錯誤蛋白質生成。
這個通路的重要性不言而喻：它不僅保障了基因表達的準確性，還在神經發育和神經元功能中發揮着關鍵作用。鑑於此，科學家們推測：NMD 通路中可能隱藏着一些 HARs，它們或許參與了人類獨特認知特徵的演化過程。
研究團隊深入分析了 NMD 通路中 24 個關鍵基因與已知 3171 個 HARs 之間的潛在關聯。結果令人振奮：他們發現，NMD 關鍵基因 SMG6 中包含兩個重要的 HARs：HAR53 和 HAR123。
SMG6 基因編碼一種核酸內切酶，這種酶在神經祖細胞（一類未分化的多能或專能細胞）向不同類型神經細胞分化的過程中發揮作用。通過功能實驗，HAR123 能顯著促進神經祖細胞的生成，而另一個 HAR53 卻作用不大。由此，HAR123 成功脫穎而出，被認爲是可能推動人類大腦進化的關鍵片段。
HAR123：
驅動人類認知躍升的“關鍵片段”
儘管 HAR123 在哺乳動物中高度保守，但自人類與黑猩猩分化以來，這個片段卻經歷了快速而顯著的演化，累積了 9 個核苷酸差異。別看這些變化看似微小，卻帶來了深遠的影響。
首先，作爲增強子，HAR123 不僅能促進神經祖細胞的生成，更重要的是能精細調控神經元與膠質細胞之間的比例平衡。這至關重要，因爲神經元主要負責信息傳遞，而膠質細胞則提供支持和保護作用，兩者之間的恰當平衡，是維持高級腦功能的基礎。
值得注意的是，科學家們發現 HAR123 缺失的小鼠表現出明顯的認知靈活性缺陷：它們能夠順利學會初始規則，但在規則發生變化後卻難以適應調整。這種靈活的適應能力正是人類高級認知的重要組成部分。進一步機制研究揭示，HAR123 的缺失會破壞海馬區神經元與膠質細胞的正常比例，而海馬正是負責學習、記憶和認知靈活性調控的關鍵腦區。
其次，HAR123 表現出顯著的物種特異性。人類版本的 HAR123 在促進神經祖細胞生成方面，顯著優於黑猩猩同源序列，並且其增強子活性在前腦區域更爲突出。相比之下，黑猩猩版本的 HAR123 則主要影響後腦發育。這種表達模式的空間差異，很可能是人類大腦獨特功能格局形成的重要基礎。
此外，HAR123 還與多種神經系統疾病密切相關。該序列所在的 17p13.3 基因組區域若發生缺失，可能導致 Miller-Dieker 綜合徵等罕見神經發育障礙。同時，神經元與膠質細胞比例失衡已被證實與自閉症、精神分裂症等神經發育疾病，以及阿爾茨海默病等神經退行性疾病密切相關。這些發現共同提示，HAR123 不僅對正常神經發育至關重要，還可能參與神經系統疾病的發生與發展。
HAR123 的研究，爲理解人類認知的演化提供了清晰而有力的證據，並首次構建了從基因序列到高級認知行爲的完整鏈條。
或許，正是這些隱藏在基因組“暗物質”中的細微變化，悄然塑造了人類獨特的思維方式與文明進程。HAR123 的發現，僅僅是人類探索自身奧祕道路上的一小步。未來，更多深藏的基因組“密碼”將被逐一揭開，幫助我們更接近大腦進化的奧祕。
參考文獻
[1] Tan K, Higgins K, Liu Q, et al. An ancient enhancer rapidly evolving in the human lineage promotes neural development and cognitive flexibility[J]. Science Advances, 2025, 11(33): eadt0534.
[2] Pollard K S, Salama S R, Lambert N, et al. An RNA gene expressed during cortical development evolved rapidly in humans[J]. Nature, 2006, 443(7108): 167-172.
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