从猿到人是如何进化呢？基因告诉你

持久以来，我们年夜大都关于人类进化的常识都来自化石。可是，发现化石究竟结果是件试试看的事，并且化石资料往往缺掉严重，要想纯真依靠它们来勾勒出一幅完整的人类进化图，就比如一张被撕碎的照片，在年夜大都碎片已经丢掉的环境下，再还原出一张完整的肖像来，其难度有多年夜就可想而知了。

但自从有了分子生物学，生物学家出乎料想地发现，其实每小我身上都带有一部“人类进化史”。这部“人类进化史”就藏在DNA的一些基因上。我们只要把现代人的基因与远前人类以及其他灵长类动物的基因进行比力，找出差别——即所谓的基因突变——就可以领会到我们的祖先是若何一步步从猿变为人的。

好比说，如果发现一个在年夜脑中活跃的基因在人类和黑猩猩身上有所分歧，那就申明，这个基因帮忙我们变得更伶俐；追溯这个突变发生的时候，就可以确定我们的祖先是何时与黑猩猩的祖先分道扬镳的。

所以，寻找出那些在人类进化的过程中发生突变的基因，搞清晰这个基因突变前后的功能，并确定突变发生的时候，当作了研究人类进化的一条新路子。

2003年，第一张完整的人类基因组图谱颁发了。自那今后，得益于基因测序手艺的飞速成长，我们已经完当作了对年夜猩猩、黑猩猩，以及我们的远亲——尼安德特人和丹尼索瓦人的基因测序工作。经由过程比力这些基因组，我们已经获得了“人之为人”的很多关头信息，此中包罗人类年夜脑为何可以或许扩张、说话若何发源等等问题的初步谜底。

下巴的萎缩

你的下巴有力吗？奉求，你可别告诉我你能咬得动苹果。事实上，在灵长类动物中，人类下巴的咬力是最弱的。

人类下巴的肌肉力量相对较小，这可归因于一个负责编码肌卵白的基因发生了突变。突变让这个基因掉去了活性，使得人类下巴的肌肉需要用另一种卵白来构建。于是，我们的下巴就变小，力量也变弱了。

下巴变小能带来什么益处？一个最年夜的益处是可以让头颅长得更年夜。因为支撑下巴肌肉的骨骼位于头颅后部，借使倘使下巴肌肉粗壮，那么响应的，这块骨骼也需要加倍厚实。可是如许一来，就限制了头颅，因而也限制了年夜脑的发展。

所以，恰是下巴的缩小使得人类年夜脑的“扩容”当作了可能。科学家猜测，这个基因突变发生于距今240万年前，刚益处于人类年夜脑急剧扩年夜的前夜。

年夜脑的“扩容”

伶俐聪明是我们人类最主要的特征。我们的脑容量是1200～1500毫升，是灵长类中我们比来的亲戚——黑猩猩脑容量的3倍。

跟黑猩猩比力，人类的年夜脑皮层概况积要年夜得多。我们知道年夜脑皮层是高级神经中枢，负责处置像说话、逻辑之类的高级神经勾当。恰是这些神经勾当，标记着我们比此外动物更伶俐。

在临床上，有一类婴儿生下来头出格小，其年夜脑体积只有正常婴儿的1/3，并且年夜脑皮层尤其小。等他们长年夜后，认知能力有分歧水平的缺陷，并且这种病可以遗传。人们称之为“小头症”。

恰是这种疾病为我们解开人类年夜脑为何可以或许扩容供给了有力的帮忙。基因学研究表白，年夜约有7个基因突变之后会导致小头症。由此可以猜测，恰是这7个基因决议了年夜脑的容量，而我们今天能拥有“万物之灵长”的称号，应该得益于在进化中这7个基因发生了突变。——当然了，患小头症的人基因突变的成果是脑壳变小，而我们祖先基因突变的成果是脑壳变年夜。

研究成果也证实了这一点：所有这7个基因在脑细胞的割裂中都饰演着一个脚色，从理论上说，只要有一个基因突变后能让人未当作熟的神经细胞多割裂一次，那么年夜脑皮层最后的细胞总数就可以增添一倍。并且，跟黑猩猩的基因组进行比力后发现，我们身上的这些基因突变都发生在我们的祖先与黑猩猩分道扬镳之后，所以我们的年夜脑可以或许扩容，而黑猩猩却不克不及。

年夜脑供能系统的进级

年夜脑的运行需要耗损良多能量，当我们坐着不动时，年夜脑的能耗占整个身体能耗的20%，而其他灵长类动物这一比例只有8%。可见，当我们进化出一颗硕年夜的脑壳时，对与之配套的“举措措施”——年夜脑的能量供给系统也提出了新的要求。要想让供能“举措措施”更新，也需要经由过程基因突变来完当作。

2011年，人们发现3个基因突变与此目标有关。此中1个基因借使倘使在人类身上发生了突变，就会使得通到年夜脑的动脉变窄。这表白，在人类的进化过程中，这个基因在扩年夜对年夜脑的供血方面饰演主要脚色。科学家还发现，这个突变年夜约发生在距今1500万至1000万年前，那时人类、黑猩猩和年夜猩猩还没有分炊。

除了让通标的目的年夜脑的血管变粗，还有其他路子可以增添对年夜脑的能量供给。年夜脑的本家儿要“食物”是葡萄糖，而葡萄糖需要附着在血管壁的葡萄糖载体分子把它输送到年夜脑中去。

葡萄糖载体有两类，一类载体为肌肉细胞运输葡萄糖；一类载体为年夜脑细胞运输葡萄糖。这两类载体别离由两个基因负责编码。与黑猩猩、猩猩和短从头至尾猿比拟，人类身体上这两个基因都发生了细小的突变。突变的成果是，人类年夜脑毛细血管中的葡萄糖载体变多了，而在肌肉的毛细血中葡萄糖载体则变少了。这一转变用简单的话说就是，我们为提高智力而牺牲了体力。

措辞的先天

若是我们把一只黑猩猩自出生之日起就当做人来扶养，它将学会良多人类的动作，好比穿衣服、用刀叉吃饭、骑自行车等等，但有一件工作它是无论若何都学不会的，那就是措辞。

事实上，单心理布局就注心猿意马了黑猩猩不成能学会像我们一样措辞，因为它们的喉和鼻腔的机关跟我们的是分歧的；此外，在神经机关上，也与我们存在不同。而这一切都是“说话基因”突变带来的。

故事要从一个英国度族说起。这一家族中三代16名当作员患有严重的措辞障碍症。措辞需要涉及嘴巴和舌头的协调等一系列复杂的动作，对于他们来说，要完当作这些动作很是坚苦。

2001年，科学家终于找出问题地点：在他们身上一个基因发生了突变，我们此刻凡是称这个基因为“说话基因”。这个基因在黑猩猩、老鼠和年夜大都物种身上也存在，但人类的“版本”与它们的稍有收支。譬如，与黑猩猩比拟，人类的“说话基因”发生了2处变异。

为了验证这个基因确实与说话功能有关，科学家把人类的“说话基因”植入老鼠的体内，随后发现，老鼠发出的啼声变得柔和了；它们年夜脑中负责协调嘴部肌肉和舌头活动的年夜脑回路也发生了响应的转变。

借使倘使把人类的“说话基因”植入黑猩猩体内，看看是否可以或许提高它们的说话能力或许是一件更有意思的工作，可惜出于手艺和伦理上的原因，我们还无法如许做。

工致的双手

从第一块简单石器的利用，到火的操纵和书写的成长，我们的点滴前进都离不开一双工致的手。双手变工致，看似只是一种“软实力”的提高，但它也依然以基因为物质根本。

科学家发现，在DNA上有一个区域，自我们与黑猩猩分炊之后，发生了年夜约16处变异。这个区域是节制肢体发育的“开关”。当把人类“版本”的这个DNA片段植入老鼠胚胎中之后，老鼠的前爪上对应于人的腕和手指的部位，也变得加倍矫捷了。

有人猜测这段DNA的变异还让我们进化出了对生的拇指（我们的拇指可与食指相对，是以叫对生拇指）。对生拇指对于我们可以或许火速地利用东西来说是个关头。事实上，黑猩猩也已经有了对生拇指，但其水平不如我们；节制我们拇指活动的肌肉加倍小巧，所以我们的拇指活动起来也加倍矫捷。

以淀粉为食

最后让我们来看看人类食谱的转变与基因突变有何干系。黑猩猩和其他年夜型灵长类动物本家儿要靠果实和树叶为食。这些食物含热量少，所以迫使它们一天到晚不断地觅食。而我们的直系祖先——现代智人已经起头从淀粉类作物和植物的根上获取能量。这个改变并不是随心所欲就可以完当作的，依然需要有基因突变作为物质根本。

我们知道在唾液中含有唾液淀粉酶，它可以或许把淀粉分化当作小肠可以接收的单糖。科学家发现，在人类的唾液中，这种酶的浓度要比黑猩猩高得多。这是怎么回事呢？比来他们终于搞大白了此中的奥秘。

本来，黑猩猩的唾液淀粉酶基因只有2个，而人类平均有6个，某些人甚至有15个。显然，我们的祖先最初跟黑猩猩一样，也只拥有2个，但在生育儿女的时辰，DNA复制犯错，导致这个基因多复制了几回。于是让我们拥有了更多的淀粉酶基因。

科学家还测心猿意马了这个变异发生的时候——年夜约在比来10万年内的某个期间。在这段时候里，人类糊口中最年夜的转变是农业的呈现，所以他们认为这个突变发生在我们刚起头莳植谷类的时辰。由此看来，唾液淀粉酶对人类步入农业社会做出了举足轻重的进献呢。

而农业的呈现又带给我们一系列多米诺骨牌式的反映：农业让更多的人可以或许聚居在一路，便利思惟的交流和传布，从而导致手艺的改革，文化的成长……但此乃后话。

上面提到的这些变异，可谓都是人类进化过程中的一些关头点。只要贫乏了此中一种变异，我们就不成能是此刻这个样子。但我们知道，任何基因突变都是偶尔的，如许看来，人类的进化岂不当作了一系列不竭的巧合？或者说，人类不竭地从一个好运走标的目的另一个好运？

其实，这只是因为我们没看到那些在进化过程中发生的有害突变之故，它们都被天然裁减了。糊口中有句鄙谚“功德不出门，坏事传千里”，可是突变的传布恰好反过来，好的突变因为有利于个别的保存，所以可以或许代代相传，直至“普及”到整个种群，而坏的突变呢，因为晦气于保存，一般都旋生旋灭，我们很难找到它们留下的蛛丝马迹。

其实，人类的进化就比如万里长征，这是一个不竭试错的过程。我们看到有人胜利地走到了此刻，他们固然吃过不少苦头，最后总算试探出来，他们算是幸运儿。但很多人走岔了路，永远走不出来呢。对于人类来说，每一次基因突变都半斤八两于路途中的一个岔道，大都岔道都把一部门人带进绝路末路，只有那些好的基因突变才会把人引上准确的路线。

文章出处：百度知道日报（）