揭秘大腦 “球形指數(shù)”

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來源：中國科學(xué)報

2018-12-20

自從研究人員在19世紀(jì)60年代首次仔細(xì)研究了尼安德特人的頭骨后，他們便對其奇怪的形狀印象深刻：像橄欖球一樣從前面伸展到后面，而非現(xiàn)代人那樣圓似籃球。不過，為何現(xiàn)代人和這些冰川時代表親的腦袋看上去如此不同仍是一個謎。

如今，研究人員發(fā)明了一種獨(dú)創(chuàng)的方法，解釋這種對比的基因。通過分析尼安德特人的DNA痕跡，他們辨別出兩個同稍微沒有那么像球形的頭部形狀存在關(guān)聯(lián)的基因變體。該團(tuán)隊(duì)在日前出版的《當(dāng)代生物學(xué)》雜志上報告了這一發(fā)現(xiàn)。兩個基因還影響大腦組織，從而為了解對大腦發(fā)揮作用的進(jìn)化可能如何重塑頭骨形狀提供了線索。

把新生兒放在搖籃里，你會發(fā)現(xiàn)嬰兒的頭骨起初是被拉長的，有點(diǎn)像尼安德特人。德國馬普學(xué)會進(jìn)化人類學(xué)研究所古人類學(xué)家Philipp Gunz介紹說，只有當(dāng)現(xiàn)代人的大腦尺寸在生命的第1年增加了近一倍后，頭骨才會變成球形。他和同事分析了現(xiàn)代人和尼安德特人頭骨的計(jì)算機(jī)斷層掃描，從而發(fā)展出人類大腦的“球形指數(shù)”。

為探尋大腦組織的主要差異，他們將該指數(shù)應(yīng)用于來自4468名擁有歐洲血統(tǒng)的受試者的核磁共振掃描。這些人的DNA已被進(jìn)行了基因分型。該團(tuán)隊(duì)辨別出兩個同導(dǎo)致腦袋沒有那么像球形存在關(guān)聯(lián)的尼安德特人的DNA碎片。這些DNA碎片影響兩個基因的表達(dá)：調(diào)控神經(jīng)元發(fā)育的UBR4和影響髓鞘發(fā)育的PHLPP1。髓鞘是軸突或者神經(jīng)元投射的絕緣體。

尼安德特人的基因變體可能降低了URB4在基底神經(jīng)節(jié)中的表達(dá)，并且導(dǎo)致小腦中的軸突髓鞘變少。論文作者之一、奈梅亨馬普學(xué)會心理語言學(xué)研究所的Simon Fisher表示，這可能導(dǎo)致神經(jīng)連接以及小腦調(diào)控運(yùn)動技能和語言上的細(xì)微差異。但尼安德特人基因?qū)ΜF(xiàn)代人的任何影響將是輕微的，因?yàn)橛腥绱硕嗟幕蛩茉炝舜竽X。

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