從猿到人是如何進化呢？基因告訴你

持久以來，我們年夜大都關于人類進化的常識都來自化石。可是，發現化石究竟結果是件試試看的事，并且化石資料往往缺掉嚴重，要想純真依靠它們來勾勒出一幅完整的人類進化圖，就比如一張被撕碎的照片，在年夜大都碎片已經丟掉的環境下，再還原出一張完整的肖像來，其難度有多年夜就可想而知了。

但自從有了分子生物學，生物學家出乎料想地發現，其實每小我身上都帶有一部“人類進化史”。這部“人類進化史”就藏在DNA的一些基因上。我們只要把現代人的基因與遠前人類以及其他靈長類動物的基因進行比力，找出差別——即所謂的基因突變——就可以領會到我們的祖先是若何一步步從猿變為人的。

好比說，如果發現一個在年夜腦中活躍的基因在人類和黑猩猩身上有所分歧，那就申明，這個基因幫忙我們變得更伶俐；追溯這個突變發生的時候，就可以確定我們的祖先是何時與黑猩猩的祖先分道揚鑣的。

所以，尋找出那些在人類進化的過程中發生突變的基因，搞清晰這個基因突變前后的功能，并確定突變發生的時候，當作了研究人類進化的一條新路子。

2003年，第一張完整的人類基因組圖譜頒發了。自那今后，得益于基因測序手藝的飛速成長，我們已經完當作了對年夜猩猩、黑猩猩，以及我們的遠親——尼安德特人和丹尼索瓦人的基因測序工作。經由過程比力這些基因組，我們已經獲得了“人之為人”的很多關頭信息，此中包羅人類年夜腦為何可以或許擴張、說話若何發源等等問題的初步謎底。

下巴的萎縮

你的下巴有力嗎？奉求，你可別告訴我你能咬得動蘋果。事實上，在靈長類動物中，人類下巴的咬力是最弱的。

人類下巴的肌肉力量相對較小，這可歸因于一個負責編碼肌卵白的基因發生了突變。突變讓這個基因掉去了活性，使得人類下巴的肌肉需要用另一種卵白來構建。于是，我們的下巴就變小，力量也變弱了。

下巴變小能帶來什么益處？一個最年夜的益處是可以讓頭顱長得更年夜。因為支撐下巴肌肉的骨骼位于頭顱后部，借使倘使下巴肌肉粗壯，那么響應的，這塊骨骼也需要加倍厚實。可是如許一來，就限制了頭顱，因而也限制了年夜腦的發展。

所以，恰是下巴的縮小使得人類年夜腦的“擴容”當作了可能。科學家猜測，這個基因突變發生于距今240萬年前，剛益處于人類年夜腦急劇擴年夜的前夜。

年夜腦的“擴容”

伶俐聰明是我們人類最主要的特征。我們的腦容量是1200～1500毫升，是靈長類中我們比來的親戚——黑猩猩腦容量的3倍。

跟黑猩猩比力，人類的年夜腦皮層概況積要年夜得多。我們知道年夜腦皮層是高級神經中樞，負責處置像說話、邏輯之類的高級神經勾當。恰是這些神經勾當，標記著我們比此外動物更伶俐。

在臨床上，有一類嬰兒生下來頭出格小，其年夜腦體積只有正常嬰兒的1/3，并且年夜腦皮層尤其小。等他們長年夜后，認知能力有分歧水平的缺陷，并且這種病可以遺傳。人們稱之為“小頭癥”。

恰是這種疾病為我們解開人類年夜腦為何可以或許擴容供給了有力的幫忙。基因學研究表白，年夜約有7個基因突變之后會導致小頭癥。由此可以猜測，恰是這7個基因決議了年夜腦的容量，而我們今天能擁有“萬物之靈長”的稱號，應該得益于在進化中這7個基因發生了突變。——當然了，患小頭癥的人基因突變的成果是腦殼變小，而我們祖先基因突變的成果是腦殼變年夜。

研究成果也證實了這一點：所有這7個基因在腦細胞的割裂中都飾演著一個腳色，從理論上說，只要有一個基因突變后能讓人未當作熟的神經細胞多割裂一次，那么年夜腦皮層最后的細胞總數就可以增添一倍。并且，跟黑猩猩的基因組進行比力后發現，我們身上的這些基因突變都發生在我們的祖先與黑猩猩分道揚鑣之后，所以我們的年夜腦可以或許擴容，而黑猩猩卻不克不及。

年夜腦供能系統的進級

年夜腦的運行需要耗損良多能量，當我們坐著不動時，年夜腦的能耗占整個身體能耗的20%，而其他靈長類動物這一比例只有8%。可見，當我們進化出一顆碩年夜的腦殼時，對與之配套的“舉措措施”——年夜腦的能量供給系統也提出了新的要求。要想讓供能“舉措措施”更新，也需要經由過程基因突變來完當作。

2011年，人們發現3個基因突變與此目標有關。此中1個基因借使倘使在人類身上發生了突變，就會使得通到年夜腦的動脈變窄。這表白，在人類的進化過程中，這個基因在擴年夜對年夜腦的供血方面飾演主要腳色。科學家還發現，這個突變年夜約發生在距今1500萬至1000萬年前，那時人類、黑猩猩和年夜猩猩還沒有分炊。

除了讓通標的目的年夜腦的血管變粗，還有其他路子可以增添對年夜腦的能量供給。年夜腦的本家兒要“食物”是葡萄糖，而葡萄糖需要附著在血管壁的葡萄糖載體分子把它輸送到年夜腦中去。

葡萄糖載體有兩類，一類載體為肌肉細胞運輸葡萄糖；一類載體為年夜腦細胞運輸葡萄糖。這兩類載體別離由兩個基因負責編碼。與黑猩猩、猩猩和短從頭至尾猿比擬，人類身體上這兩個基因都發生了細小的突變。突變的成果是，人類年夜腦毛細血管中的葡萄糖載體變多了，而在肌肉的毛細血中葡萄糖載體則變少了。這一轉變用簡單的話說就是，我們為提高智力而犧牲了體力。

措辭的先天

若是我們把一只黑猩猩自出生之日起就當做人來扶養，它將學會良多人類的動作，好比穿衣服、用刀叉吃飯、騎自行車等等，但有一件工作它是無論若何都學不會的，那就是措辭。

事實上，單心理布局就注心猿意馬了黑猩猩不成能學會像我們一樣措辭，因為它們的喉和鼻腔的機關跟我們的是分歧的；此外，在神經機關上，也與我們存在不同。而這一切都是“說話基因”突變帶來的。

故事要從一個英國度族說起。這一家族中三代16名當作員患有嚴重的措辭障礙癥。措辭需要涉及嘴巴和舌頭的協調等一系列復雜的動作，對于他們來說，要完當作這些動作很是堅苦。

2001年，科學家終于找出問題地點：在他們身上一個基因發生了突變，我們此刻凡是稱這個基因為“說話基因”。這個基因在黑猩猩、老鼠和年夜大都物種身上也存在，但人類的“版本”與它們的稍有收支。譬如，與黑猩猩比擬，人類的“說話基因”發生了2處變異。

為了驗證這個基因確實與說話功能有關，科學家把人類的“說話基因”植入老鼠的體內，隨后發現，老鼠發出的啼聲變得柔和了；它們年夜腦中負責協調嘴部肌肉和舌頭活動的年夜腦回路也發生了響應的轉變。

借使倘使把人類的“說話基因”植入黑猩猩體內，看看是否可以或許提高它們的說話能力或許是一件更有意思的工作，可惜出于手藝和倫理上的原因，我們還無法如許做。

工致的雙手

從第一塊簡單石器的利用，到火的操縱和書寫的成長，我們的點滴前進都離不開一雙工致的手。雙手變工致，看似只是一種“軟實力”的提高，但它也依然以基因為物質根本。

科學家發現，在DNA上有一個區域，自我們與黑猩猩分炊之后，發生了年夜約16處變異。這個區域是節制肢體發育的“開關”。當把人類“版本”的這個DNA片段植入老鼠胚胎中之后，老鼠的前爪上對應于人的腕和手指的部位，也變得加倍矯捷了。

有人猜測這段DNA的變異還讓我們進化出了對生的拇指（我們的拇指可與食指相對，是以叫對生拇指）。對生拇指對于我們可以或許火速地利用東西來說是個關頭。事實上，黑猩猩也已經有了對生拇指，但其水平不如我們；節制我們拇指活動的肌肉加倍小巧，所以我們的拇指活動起來也加倍矯捷。

以淀粉為食

最后讓我們來看看人類食譜的轉變與基因突變有何干系。黑猩猩和其他年夜型靈長類動物本家兒要靠果實和樹葉為食。這些食物含熱量少，所以迫使它們一天到晚不斷地覓食。而我們的直系祖先——現代智人已經起頭從淀粉類作物和植物的根上獲取能量。這個改變并不是隨心所欲就可以完當作的，依然需要有基因突變作為物質根本。

我們知道在唾液中含有唾液淀粉酶，它可以或許把淀粉分化當作小腸可以接收的單糖。科學家發現，在人類的唾液中，這種酶的濃度要比黑猩猩高得多。這是怎么回事呢？比來他們終于搞大白了此中的奧秘。

本來，黑猩猩的唾液淀粉酶基因只有2個，而人類平均有6個，某些人甚至有15個。顯然，我們的祖先最初跟黑猩猩一樣，也只擁有2個，但在生育兒女的時辰，DNA復制犯錯，導致這個基因多復制了幾回。于是讓我們擁有了更多的淀粉酶基因。

科學家還測心猿意馬了這個變異發生的時候——年夜約在比來10萬年內的某個期間。在這段時候里，人類糊口中最年夜的轉變是農業的呈現，所以他們認為這個突變發生在我們剛起頭蒔植谷類的時辰。由此看來，唾液淀粉酶對人類步入農業社會做出了舉足輕重的進獻呢。

而農業的呈現又帶給我們一系列多米諾骨牌式的反映：農業讓更多的人可以或許聚居在一路，便利思惟的交流和傳布，從而導致手藝的改革，文化的成長……但此乃后話。

上面提到的這些變異，可謂都是人類進化過程中的一些關頭點。只要貧乏了此中一種變異，我們就不成能是此刻這個樣子。但我們知道，任何基因突變都是偶爾的，如許看來，人類的進化豈不當作了一系列不竭的巧合？或者說，人類不竭地從一個好運走標的目的另一個好運？

其實，這只是因為我們沒看到那些在進化過程中發生的有害突變之故，它們都被天然裁減了。糊口中有句鄙諺“功德不出門，壞事傳千里”，可是突變的傳布恰好反過來，好的突變因為有利于個別的保存，所以可以或許代代相傳，直至“普及”到整個種群，而壞的突變呢，因為晦氣于保存，一般都旋生旋滅，我們很難找到它們留下的蛛絲馬跡。

其實，人類的進化就比如萬里長征，這是一個不竭試錯的過程。我們看到有人勝利地走到了此刻，他們固然吃過不少苦頭，最后總算試探出來，他們算是幸運兒。但很多人走岔了路，永遠走不出來呢。對于人類來說，每一次基因突變都半斤八兩于路途中的一個岔道，大都岔道都把一部門人帶進絕路末路，只有那些好的基因突變才會把人引上準確的路線。

文章出處：百度知道日報（）