Clover青子，我青子又回来啦！ 阅读原文 人类的出现，与以前漫长的岁月相比，仅是弹指一挥间，王朝与时代像火焰般变幻，古猿仍向空中的骨头棒还没落回地面就变成了宇宙。- 刘慈欣《三体》 人类这一物种在自然界众多物种之中一点也不起眼。 我们的速度不及绝大多数的大型哺乳动物，我们没有五彩绚烂的羽毛，我们的视觉和听觉在动物之中完全排不上号。 一个史前人类，他刚刚开始认识工具，踏入进化为人的道路。《2001 太空漫游》 作为一个人类意味着什么？我相信大家的第一反应无外乎以下几点：我们有语言，有创造力，有抽象思维和解决问题的能力。这一切都是我们这颗独特的大脑所带来的。虽然其他动物也能交流：蜜蜂会跳舞，鲸鱼会唱歌，只有人类有能力胜任规模复杂的语言，构筑起我们周围这个有意义的世界，甚至建造飞船飞向太空。 甚至建造飞船飞向太空。《2001 太空漫游》 人类是怎么变成现在这个样子的？在物种进化的过程中到底发生了什么？是哪一次随机的基因突变导致了早期人科动物长出最初的心理语言器官，附加在我们灵长目祖先的身体里？还是我们祖先的大脑内部发生了什么微妙的变化，使得它的功能突然提升？ 这些问题的答案并不完全清楚，但科学家还是找到了一些线索。 首先要讲是其中最有名的基因：FOXP2。它最初于 1998 年被确定为英国 KE 家庭语言障碍的遗传原因，是第一个被发现与言语和语言相关的基因，后来被称为「语言基因」。 故事是这样的。 KE 家庭的孩子就读于伦敦西部的奥格尔特殊教育需求中心。到 20 世纪 80 年代末，这个家庭有 7 个孩子去那里上学。奥格尔了解到这家人三代都有语言障碍。他们的脸部下半部分表现出僵硬，大多数人不能完整地发一个单词的音。他们中的许多人有严重的口吃和有限的词汇量。奥格尔说服他们的家人进行医学研究，从 1987 年开始采集血液样本进行分析。 KE 家族树，下划线的对象是被诊断为语言障碍的人。斜体表示参与研究的受试者，年龄在括号内。 在 1990 年的第一份报告显示，这种情况是常染色体显性遗传的，16 名家庭成员受到严重异常的影响。当时，麦吉尔大学的加拿大语言学家默娜·戈普尼克正在牛津看望她的儿子。从 BBC 新闻得知了这一事件后，她非常感兴趣，联系了医学遗传学家，采访了 KE 家庭成员，她确信基因缺陷主要集中在语法能力上，并在 1990 年给《自然》杂志撰文。她首次提出了「语法基因」的概念和（在当时颇有争议的）「语法特异性紊乱」的疾病概念。 文章一经发表，越来越多的神经专家和语言学家开始对这个家庭进行研究。1995 年，从对 13 个受障碍影响的人和 8 个正常的人的比较中，他们发现遗传障碍是损伤的不仅是语言能力，而且是智力和脑补解剖特征的改变。利用正电子发射断层扫描(PET)和磁共振成像(MRI)，他们发现与正常人相比，KE 家族成员的一些大脑区域活动不足，而一些大脑区域活动过度。不活跃的区域包括控制面部和口腔区域的运动神经元。过度活跃的区域包括布罗卡区，也就是语言中心。1998 年，牛津大学遗传学家们一起确定了该基因在染色体上的确切位置，证实该基因发生突变会导致说话和语言问题。 FOXP2 基因位于 7 号染色体的长(q)臂 31 号位置 -wikipedia。 FOXP2 对促进人类语言的发展已经被很多研究支持，大多数研究者都认同 FOXP2 的编码和调控变异的结合促进了现代语言的发展。 科学家非常好奇 FOXP2 是怎么的进化路径，这或许可以帮助猜测现代语言的起源时间，解开关于古人类是否拥有与现代人类相当的交流系统的谜团。 对比人类和小鼠的蛋白发现，它们的 FOXP2 蛋白之间只有三个氨基酸替换。FOXP2 基因在人类与黑猩猩的共同祖先分离后获得了两个氨基酸替换(N303 和 S325)，对古代 DNA 样本的分析表明，丹尼索瓦人与尼安德特人中并没有这一基因替换，而这种替代在现代人中都是固定的。 检测到的 FOXP2 基因所有选择性突变都发生在现代人类从已经灭绝的古人类中分裂出来之后，这表明这两个变化可能促进了人类语言能力的发展。 人类的进化树，Denisovan：丹尼索瓦人，Neanderthal：尼安德特人。 这类受单基因影响的遗传性疾病是可遇不可求的。科学家通过对比其他神经发育障碍（如阅读障碍，自闭症等)中突变的基因来寻找关键基因时候发现，众多基因相互作用以及与环境相互作用从而产生特定的疾病模式。基因与疾病的因果关系变得复杂，并且患者之间个体差异巨大，使得其他基因的破译出现了巨大的困难。 但科学家们还是其他思路，人类基因组计划绘制了人类基因组，通过比较与我们密切相关的灵长类物种的基因组。可以识别出人类遗传密码中与其他物种不同的序列。 有一类特别相关的基因组序列，称为人类加速区(human accelerated regions，简称 HARs)。它是在漫长的进化过程中被保存下来的区域，虽然它们可以在许多物种的基因组中被发现，但基本上没有改变。只在人类的基因组中，进化出许多独特的人类变化。HARs 主要用于调节其他基因的活动，包括指导大脑发育的基因。 找到了这些候选基因，如何来进行验证呢？ 首先，可以使用基因组编辑技术将人类特有的基因改变引入老鼠基因组。这些老鼠模型将揭示人类特有的基因组特征如何改变我们可以全面研究的生命系统中的大脑发育、回路和功能。 其次，使用来自人类、黑猩猩和其他灵长类动物的诱导多能干细胞来生成和表征微型大脑，三维细胞结构模仿大脑发育的早期方面。与此同时，科学家也在推进新技术，使我们能够以单细胞的分辨率研究人类大脑的进化变化。 体外培养的小鼠神经干细胞，Credit RICCARDO CASSIANI-INGONI / SCIENCE PHOTO LIBRARY 到目前为止，我们还缺乏概念框架和实验范式来破译这些人类特有的基因组变化对大脑的形成和功能的贡献。科学家们远远没有搞清楚关于人类认知进化的黑石碑藏着什么秘密。 2020 年，一群来自世界各地的遗传学、基因组学、进化生物学和神经科学领域的科学家在哥伦比亚大学汇聚，并以开启了一个为期五年的项目，想要绘制「使人类大脑独特的遗传因子图谱」。目前已经有部分成果发表。感兴趣的同学可以进一步阅读他们所发表的一系列最新结果。 去解密那块神秘的黑石碑吧，我们对自己一无所知。《2001 太空漫游》 在科学中，看到路灯下的光亮，在最容易找到答案的地方寻找答案，常常是诱人的。但是依然需要勇敢的研究者踏入黑暗，深入研究我们基因组中尚未被探索的区域并可能揭示人类大脑发育中未知的特征。 或许到那时，我们真的能如苏格拉底所说，认识到我们作为人类的真正意义。 阅读原文
