人类是基因演化的巅峰

你好，欢迎来到《基因科学课》，我是仇子龙。

上一章，我们的关注点是基因，看到了基因对生命的决定作用，知道了基因是所有生物物理结构和行为认知能力的底层逻辑。

不过我想，你可能跟我一样，更关心的是人类自己。

人也是生物，在人的身上，基因这个底层逻辑是怎么运作的呢？

对于基因与人的关系，我们关注三个大问题：

1. 人与其他物种，在基因层面，有无区别？
2. 人类的性格、行为认知能力，甚至人与人之间的关系在多大程度上被基因决定？
3. 环境对人的塑造起多大作用？

这一讲，我们就来回答第一个问题。

你有没有想过，人类是怎么从动物界脱颖而出的？

人类的祖先是灵长类，俗话说就是猿猴，难道是有些不安分的猴子突然有一天，从树上跑下来，搭伙做饭过日子，然后就变成了人类？可能没那么简单。

我觉得，人类远远超过了其他动物的能力，其实就两个：

• 第一，语言。
• 第二，很强的学习能力。

动物也能学习和记忆，但是无法跟人类相比。

那么，对科学家来说，问题就变成了，是什么基因，导致了人类具有了语言和很强的学习能力呢？

1.语言基因FOXP2

这就要提到著名的语言基因，FOXP2了。

2001年，英国有一大家子，祖孙三代都有语言障碍，科学家分析了全家的基因，发现有语言障碍的家庭成员都含有一个基因的突变，这个基因的名字叫FOXP2。

通过基因与语言障碍的分析，科学家推测，这个基因跟语言有关。

但是，语言是个很复杂的行为，你不仅要有足够灵活的舌头和发声器官，还得大脑配合才行。所以，科学家并不知道这个FOXP2基因与语言发生，究竟有什么关系。(参考文献1)

2002年，一位高人出场了，他是我的科学偶像，德国科学家帕博（Paabo）教授。

你可能听说过智人的近亲尼安德特人，而帕博教授，就是那个率先发现尼安德特人的基因，而且将尼安德特人的基因组完整测序的高人。

帕博教授对基因的演化尤其感兴趣。他没有去深究FOXP2基因对语言的产生有什么影响，而是提出了一个重要的假说。

他认为，如果FOXP2基因真与语言有关，那么人的FOXP2基因，肯定与其他所有物种的FOXP2基因都不一样，因为其他物种都不会说话。

于是，他把许多物种的这个FOXP2基因拎出来分析。结果发现，人类与其他所有物种的FOXP2基因，确实都有两个字符的差别。换句话说，人类的FOXP2基因真的很独特。

科学家又发现，这两个字符在演化的过程中很有特点，经过了漫长的几十万年，竟然完全没突变。

这说明，这两个字符很可能肩负了重要使命，一旦改变，就可能会被大自然淘汰。

拥有这个特点，再加上之前发现FOXP2基因突变会导致语言障碍，帕博教授认为，FOXP2基因很可能编码了只有人类才有的语言能力。(参考文献2)

虽然FOXP2基因的意外突变是人类独有，但并不是智人独有的。

2007年，科学家发现，尼安德特人的FOXP2基因也有这两个突变，所以他们很可能也会说话。

如果是这样，那么为什么尼安德特人在与智人的竞争中落败而灭绝，最后是智人遍布五湖四海了呢？(参考文献 3)

左为尼安德特人，右为现代人类

2.绽放人性光辉的新基因

所以，除了语言基因，我们还得继续寻找智人与其他任何动物，甚至是和尼安德特人都不一样的地方。这才是智人的终极秘密。

上一章，我们知道了基因迭代的重要过程是重组，通过外显子的洗牌，基因很快就会迭代更新。

科学家猜想，会不会是这种随机的重组，一不小心产生了只有我们智人才有的新基因，然后伟大的智人就诞生了呢？

而且，如果真有让智人成为智人的新基因，这些新基因很有可能是在大脑里表达。因为人类与其他动物最大的区别，就是大脑了。

顺着这个思路，科学家通过检测大脑里的基因表达，真的找到一堆通过基因重组产生的新基因。

但是，这些新基因很奇怪，它们并没有获得新的外显子，反而把自己的外显子或多或少地给扔了。

也就是说，这些人类新基因其实并不新，只是比原来的基因少了几个外显子而已。

这是怎么回事呢？

2012年，科学家决定看看这些人类新基因对神经元的生长究竟有什么影响。他们把这些人类新基因加到神经元里，结果让他们大吃一惊。

这些缺胳膊少腿的人类新基因，居然减慢了神经细胞的生长。

本来神经细胞应该长得枝繁叶茂，但这些人类新基因起作用以后，把这些生长过程给减慢了。看来这些人类新基因没干什么好事啊。这个现象让科学家挠破了头也想不明白为什么。（参考文献4）

3.人类大脑发育变慢

现在，我要介绍另一位厉害人物了。他就是帕博教授的学生，卡托维奇教授。

2012年，他也在研究智人演化的秘密。巧的是，那时卡托维奇教授就在我隔壁楼的中科院马普计算生物学研究所里。

他是个强硬理性派，分析了人、黑猩猩、猕猴、小鼠的大脑里，信使RNA的海量数据，想借此研究人脑子里面的基因表达究竟和其他动物有什么不一样。

结果，他发现有一群信使RNA的表达很有意思。

这群信使RNA在其他动物里也有，但是在人类大脑里出现的时间与其他动物不同。

它们在其他动物刚出生的时候就出现了，但是在人类大脑里，却要到3到4岁以后，才开始出现。

信使RNA的出现，意味着基因已经被打开，开始表达成蛋白质了。

为什么在人类大脑里，这个基因表达的时间要比在其他动物的大脑里晚呢？卡托维奇教授不是研究脑科学的专家，于是找到了当时在隔壁楼的我。（参考文献5）

我一看这些信使RNA的基因名字，恍然大悟，对卡托维奇教授说：“恭喜你！挖到金矿了！”

原来，这批信使RNA表达出来的蛋白质有一个共同作用，那就是帮助大脑里的神经细胞发育成熟。

信使RNA出现得晚，说明这些基因的开关被特意调慢了，导致蛋白质的产生也会变慢。

因为这些蛋白质都对大脑发育特别重要，所以看到这个现象的时候，我激动地对卡托维奇教授说：“你的发现意味着，人类大脑的发育可能比其他动物要慢！”

说完这句话，我好像也没明白我在说什么。

现在，我们来一起整理一下思路。

之前说的人类新基因的发现，说明基因通过重组，产生的新基因可以减慢大脑的发育。而卡托维奇教授的发现说明，帮助大脑发育的基因开关，被专门拨慢了。

打个比方，大脑的发育就像是在开车。人类新基因的作用好比是踩刹车，而拨慢了基因的开关好比是慢慢踩油门。这双管齐下，人类大脑发育的这辆车，就被硬生生地减速了。

不过，为什么人类大脑的发育要比其他的动物慢呢？这难道就是人之所以为人的原因？

4.更可塑的大脑

这听起来有点反常识，不过在生命的早期，减慢大脑的发育速度确实有一个很大的好处，那就是拥有一个更可塑的大脑。

对人脑来说，我们并不重视容量，而是关心可塑性。

容量，指的是能装多少知识。可塑性，指的是学习新知识的能力。

简单来说，你可以这么理解：在学习的过程中，外界信息的输入会将大脑中许许多多未固定的神经连接固定下来，将知识与技能储存下来，等着以后使用。一旦神经连接被固定了，则不容易再被改变了。

我们常说，小孩子的脑子比大人的脑子更有可塑性，这是有科学道理的。

比如说，成年人再想学会一门全新的外语，需要花的力气比小时候要大得多。

小朋友的大脑因为还没有足够成熟，脑中的神经连接还没有被固定下来，所以具有更大的可塑性，能够接收大量知识。

所以，大脑的缓慢发育会让人类的大脑更可塑，让人类具有了从小好好学习的本钱，人类的优势就出现了。

相比之下，大自然中其他所有动物都不能奢望这些。

几乎所有的动物在出生的那一刻起，就面临着天敌的威胁。大草原上的许多动物刚生下来几个小时就得学会跟着妈妈奔跑，否则就会被不远处虎视眈眈的食肉动物吃掉。

对它们来说，大脑一定得尽快成熟，让它们赶快看清楚这个世界，活下来。

人类很幸运，出生后不再需要马上躲避天敌，抢夺食物。

一个更具可塑性的大脑可以让他们在三到四年的时间里，安全地跟着父母学习开口讲话，学习待人接物，掌握生活技能，接受学校教育，成为真正的智慧人类。

总结来看，这个假说认为，是人类的新基因和基因开关拨慢导致了大脑发育变慢，让大脑在幼年期更可塑，从而产生了智慧。

说到这儿，我们还是得看看尼安德特人。

他们的大脑发育有没有变慢呢？

这就要提到我和卡托维奇教授的另一个发现了。

我们在一堆人类大脑中推迟表达的基因里，发现了一个重要的基因MEF2A。

这个基因，是人脑里非常重要的管理者基因。卡托维奇教授分析了很多其他物种的MEF2A基因开关后，发现MEF2A推迟表达的历史时刻，居然发生在智人与尼安德特人分离之后。（参考文献5）

换句话说，MEF2A基因的延迟打开是智人特有的。

难道智人打败尼安德特人就是靠MEF2A基因的延迟打开？目前，这还只是一种科学假说，智人究竟是凭基因，还是凭运气战胜了尼安德特人，我们还需要更多的科学证据来作出判断。

总结

这一讲，我们讨论了人和其他物种在基因层面的差别。

1. FOXP2基因的意外突变让人类演化出现了语言这个技能。FOXP2基因突变是人类独有，但并不是智人独有。尼安德特人也有这个基因突变。
2. 人类新基因和基因开关的拨慢，会推迟人脑发育，让智人拥有更可塑的大脑，从而产生智慧。目前，我们发现，这可能是智人独有的。

所以，语言，加上更可塑的大脑，就构成了人和其他物种在基因层面最本质的区别。

思考题

按照我们的假说，请你推测一下，在远古时代，为什么智人的大脑在演化中能够推迟发育，但是尼安德特人的大脑却没有呢？

接下来的几讲里，我想跟你讲讲基因如何影响我们的性格、关系和学习。

我们下一讲见。