在哺乳動(dòng)物的進(jìn)化過程中，大腦的進(jìn)化趨勢(shì)是逐漸增大的。如果觀察人類與其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物的區(qū)別，腦容量可能是其中最重要的區(qū)別之一。
1700萬年前，人科從長(zhǎng)臂猿科的祖先中分離出來。1000萬年前，人族從大猩猩族的祖先中分離出來。700萬年前，人亞族從黑猩猩亞族的祖先中分離出來。
我們?cè)賹?duì)比一下腦容量。長(zhǎng)臂猿腦容量約為100～120克。大猩猩的腦容量大約為540克，黑猩猩的腦容量大約400克，南方古猿腦容量約440～530克，猿人的腦量在850~1000克之間，現(xiàn)代人的腦量約為1500克。大猩猩腦容量稍大，主要原因是體重相對(duì)更大，實(shí)際上腦容量體重比并不高。通過這些數(shù)據(jù)對(duì)比，我們可以看出，腦容量是一路增大的。人類腦容量的發(fā)展速度，更是一騎絕塵，把我們的靈長(zhǎng)類親戚遠(yuǎn)遠(yuǎn)的甩在了后面。
人類大腦新皮層是進(jìn)化中最新出現(xiàn)的大腦皮層，它比人類近親黑猩猩的大腦皮層大三倍。在進(jìn)化過程中，新皮層的褶皺增加，以適應(yīng)有限的顱骨空間。
究竟是什么導(dǎo)致了人類的新皮層變得如此巨大，科學(xué)家認(rèn)為人類的祖先一定發(fā)生了某種基因突變，刺激了大腦生長(zhǎng)。德國馬克斯·普朗克分子細(xì)胞生物學(xué)與遺傳學(xué)研究所（MPI-CBG）的研究人員識(shí)別出一個(gè)獨(dú)特的基因，這個(gè)名為“ARHGAP11B”的基因是現(xiàn)代人類和已滅絕的人類近親尼安德特人與丹尼索瓦人特有的。
ARHGAP11B基因有助于基底腦干細(xì)胞繁殖，從而使人腦發(fā)育過程中產(chǎn)生更多的神經(jīng)元，使負(fù)責(zé)說話和思維等高級(jí)認(rèn)知能力的大腦體積增加。
人類和黑猩猩的共同祖先普遍擁有ARHGAP11A基因，大約500萬年前，ARHGAP11A發(fā)生突變形成了ARHGAP11B。擁有ARHGAP11B基因的一枝進(jìn)化成了尼安德特人、丹尼索瓦人和現(xiàn)代人，而保留ARHGAP11A基因的另一枝進(jìn)化成了現(xiàn)代的黑猩猩。
在2015年的一項(xiàng)研究中，MPI-CBG將這種基因植入小鼠胚胎中，小鼠胚胎產(chǎn)生了更多的神經(jīng)祖細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)中一半的小鼠出現(xiàn)了人類特有的新皮層折疊。
科學(xué)家認(rèn)為這意味著該基因在人腦進(jìn)化中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。那么這個(gè)基因是否就是那個(gè)導(dǎo)致人類與其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物產(chǎn)生區(qū)別的關(guān)鍵基因呢？
近期，MPI-CBG與日本中央實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所（CIEA）的研究人員合作，進(jìn)一步研究了ARHGAP11B基因?qū)q猴胚胎的影響，并取得了重大突破。
絨猴
研究人員給絨猴胚胎插入ARHGAP11B基因，并將胚胎培育到101天大。
研究發(fā)現(xiàn)：
增長(zhǎng)的絨猴大腦。 圖片：Heide等人/MPI-CBG
左：正常胚胎的絨猴大腦，右：基因編輯的絨猴大腦。 圖片：Heide等人/MPI-CBG
現(xiàn)在，研究人員有了有利的證據(jù)，表明ARHGAP11B基因直接導(dǎo)致了靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦新皮層的擴(kuò)張。
這項(xiàng)研究非常具有啟發(fā)性，可以說完美的復(fù)制了人類與其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物分離的進(jìn)化時(shí)刻。
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