人類的腦容量（上）大約是黑猩猩（下）的三倍。｜Paul Gervais, Histoire naturelle des mammifères (1854)

作者｜卓思 上海理工大學副教授

編輯｜陳天真

從(cong) 達爾文的《物種起源》開始，我們(men) 就知道，人類和黑猩猩是近親(qin) ，有著共同的祖先，基因相似度極高。不過，黑猩猩的腦容量隻有大約370毫升，人類則達到了1350毫升，而且我們(men) 的腦門那塊，也就是前額葉皮質要大很多。正是從(cong) 如此發達的大腦中，湧現出各種稀奇古怪的想法，讓人類具有強烈的好奇心和縝密的邏輯，創造出哲學、藝術、科學，表達自我，解釋自然。可問題是，為(wei) 什麽(me) 人類的大腦比猩猩更大呢？答案可能是，一個(ge) 關(guan) 鍵的基因差異導致人類的大腦更晚熟，結果慢工出細活，人類的大腦長到了猩猩的三倍那麽(me) 大。人類的大腦有何不同？在成熟的人類大腦中，大約有1000億(yi) 個(ge) 神經元，也就是神經細胞。神經元的形狀像是一棵樹，樹根是軸突，樹幹是細胞體(ti) ，樹枝是樹突。
神經元示意圖。｜Devin K. Phillips

每個(ge) 神經元可以與(yu) 周圍1000多個(ge) 神經元建立連接，據估計，大腦中有超過60萬(wan) 億(yi) 個(ge) 神經元連接，形成了一個(ge) 錯綜複雜的網絡，從(cong) 中湧現出我們(men) 的思想、情感和行為(wei) 。比如，正是因為(wei) 你的大腦對自身感到好奇，才指導小腦做出“點擊”這個(ge) 動作，開始閱讀這篇文章，而此時此刻，你後腦勺的視覺皮層正在辛勤工作，處理眼前的文字信息。當一個(ge) 神經元想要與(yu) 另一個(ge) 神經元對話時，會(hui) 向軸突發送一個(ge) 電信號，為(wei) 了快馬加鞭傳(chuan) 送信號，軸突往往非常長，直到與(yu) 另一個(ge) 神經元的樹突相遇，才像在驛站中轉一樣，將信號交接出去。樹突則負責從(cong) 四麵八方接收其他神經元的信號，所以像樹枝一樣生出許多分叉。大量神經元彼此連接，形成錯綜複雜的網絡。｜medium

和人體(ti) 內(nei) 功能各異的其他細胞一樣，神經元也由胚胎幹細胞分化而來。在胚胎發育初期，胚胎幹細胞首先分化成圓柱形的神經祖細胞，然後神經祖細胞不斷分裂增殖，經過一段時間後逐漸成熟，並減慢增殖速度，伸長形成樹形的神經元細胞。在這個(ge) 階段，神經祖細胞增殖的次數越多，隨後產(chan) 生的神經元就越多。大腦的這個(ge) 發育過程深刻地影響著生物的智力水平。智能更發達的物種，大腦皮層往往更大，神經元更多。比如，人類大腦的神經元數量是我們(men) 的靈長類近親(qin) 黑猩猩和大猩猩的3倍之多。

那麽(me) ，人類的大腦為(wei) 什麽(me) 比猩猩更大呢？**3月24號，發表在《細胞》雜誌上的一項最新研究發現，關(guan) 鍵差異可能隻在於(yu) 一個(ge) 基因開關(guan) 。**為(wei) 什麽(me) 人類大腦比猩猩大？要研究真實的大腦很難，於(yu) 是生物學家利用人類、大猩猩和黑猩猩的幹細胞培養(yang) 出大腦組織，也就是大腦類器官，來模擬真實大腦。結果發現，與(yu) 真正的大腦類似，人類的大腦類器官比猩猩的大得多。而之所以出現這種差異，是因為(wei) 對於(yu) 大猩猩和黑猩猩，神經祖細胞的增殖時間在 5 天左右，而這個(ge) 過程在人類的神經祖細胞中被延長到了大約7天。這使得人類神經祖細胞保持圓柱形的時間更長，它們(men) 緊鑼密鼓，以指數速率頻繁分裂，最終生成了相當於(yu) 大猩猩和黑猩猩3倍數量的神經元。圖中是培養(yang) 5周時間的大腦類器官。人類大腦的類器官比大猩猩和黑猩猩大得多（從(cong) 左到右）｜S.Benito-Kwiecinski/MRC LMB/Cell

不過，到底是怎樣的洪荒之力為(wei) 人類爭(zheng) 取到了這2天時間呢？答案是一種名為(wei) ZEB2 的關(guan) 鍵基因，它就像是一個(ge) 分子開關(guan) ，控製神經祖細胞什麽(me) 時候停止轉化。與(yu) 猩猩相比，在人類大腦發育過程中，這個(ge) 基因開關(guan) 的激活時間要晚一些，從(cong) 而延長了祖細胞的增殖分化過程，最終增加了神經元的數量。接下來科學家們(men) 又開了一個(ge) 更大的腦洞：如果人為(wei) 操縱這個(ge) 基因開關(guan) ，能讓猩猩的大腦長到像人一樣大嗎？

結果發現，在猩猩的神經祖細胞中，如果延遲開關(guan) 激活時間，就可以使猩猩的大腦變得更接近人類；反之在人類神經祖細胞中，如果提前激活開關(guan) ，也能讓人類的大腦變得與(yu) 猩猩更類似，簡直可以實現無縫切換。作為(wei) 萬(wan) 物靈長，人類和猩猩的差異到底有多大？由於(yu) 類器官並不能代替真正的大腦，目前的研究隻能說是一種可能性，我們(men) 還不能確定，讓人類大腦比猩猩更大的原因是否果真如此。不過，人類與(yu) 猩猩大腦的差異或許隻在於(yu) 一個(ge) 分子開關(guan) ，這不禁引人思考：自詡為(wei) 萬(wan) 物靈長的人類，我們(men) 和猩猩的差異到底有多大？

4月15日，《細胞》雜誌報道了一項重大科學突破：科學家將人類幹細胞注射到猴子胚胎中，生成了人-猴嵌合體(ti) 胚胎，有望在未來培育出人體(ti) 器官進行移植，結果引發了廣泛的倫(lun) 理爭(zheng) 議。其中一個(ge) 重要的爭(zheng) 議是，這是否會(hui) 導致人類和其他物種的界限變得模糊？科學家將人類幹細胞注射到猴子胚胎中，生成了人-猴嵌合體(ti) 胚胎。｜Weizhi Ji/KMUST

我們(men) 習(xi) 慣假定，物種之間的邊界是自然存在、固定不變的，而人類在所有物種當中居於(yu) 最高地位。可真的是這樣嗎？如果大腦這個(ge) 讓人類最有優(you) 越感的器官，它之所以更大更聰明，可能隻是由於(yu) 生命演化過程中一次偶然的基因突變，我們(men) 該如何看待人類和其他物種的關(guan) 係？又該如何利用自然的這份饋贈？是傲慢地站在食物鏈頂端，殘酷掠奪其他物種的生存領地，逼迫它們(men) 走向滅絕？還是更加平等地關(guan) 注這個(ge) 星球上的其他物種，保護它們(men) 不受傷(shang) 害？在為(wei) 人類謀求福利的同時，能夠超越單個(ge) 物種的限製，看見整個(ge) 自然界，恐怕才是我們(men) 作為(wei) 萬(wan) 物靈長的驕傲所在。

來源：listverse.com

參考文獻：

[1] Stiles J, Jernigan TL. The basics of brain development. Neuropsychology Review 2010, 20(4): 327-348.[2]Budday S, Steinmann P, Kuhl E. Physical biology of human brain development. Frontiers in Cellular Neuroscience 2015, 9: 257.[3]McDole SB-KSLGMSGAWK. An early cell shape transition drives evolutionary expansion of the human forebrain. Cell 2021.[4]Han X, Chen M, Wang F, Windrem M, Wang S, Shanz S, et al. Forebrain engraftment by human glial progenitor cells enhances synaptic plasticity and learning in adult mice. Cell Stem Cell 2013, 12(3): 342-353.[5] https://zhuanlan.zhihu.com/p/19938409[6] Tao Tan, Jun Wu, et al (2021). Chimeric contribution of human extended pluripotent stem cells to monkey embryos ex vivo. Cell 184(8), 2020-2032.

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