美國耶魯大學醫(yī)學院和科維理神經(jīng)科學研究所合作的一項最新研究表明，在人類大腦皮層的進化過程中，在已知的DNA調(diào)控因子區(qū)，有數(shù)千個基因“暗”開關(guān)被打開和增強，這些啟動因子和增強因子驅(qū)動了大腦皮層中與自覺思考和語言相關(guān)的腦區(qū)的基因表達。相關(guān)論文發(fā)表在近期的《科學》雜志上。

    據(jù)每日科學網(wǎng)站報道，人類諸多基因與其它靈長類動物非常相似，這表明除了基因本身的變化以外，其變化方式也是受控的，正是這一點把人類和其它動物區(qū)分開來。與恒河猴和小鼠相比，這種差異或許解釋了人腦的某些結(jié)構(gòu)和功能為何如此獨特。一些潛在地受這些調(diào)控因子引導的生理過程，對人腦的發(fā)育至關(guān)重要。

    科維理神經(jīng)科學研究所研究員、遺傳學副教授詹姆斯？努南說：“構(gòu)造一個更復雜的大腦皮層可能涉及幾件事，包括制造更多細胞、修改皮層區(qū)域功能、改變神經(jīng)元之間的連接。我們在人類身上發(fā)現(xiàn)的調(diào)控改變就與這些過程有關(guān)。這可能與細胞增殖、皮層花紋結(jié)構(gòu)及其他發(fā)育過程的進化改良有關(guān)，而這些過程在其他物種中，通常處于保守狀態(tài)。”

    研究人員首先繪制了在腦皮層發(fā)育12周內(nèi)的活躍的調(diào)控因子圖，從中找出特殊的生化作用。他們對腦發(fā)育中的恒河猴和小鼠也繪制了同樣圖譜，把三者對比發(fā)現(xiàn)，有幾千個調(diào)控因子在人腦發(fā)育中表現(xiàn)出增強的活性。接下來，他們研究了調(diào)控增強帶來的生物學效果。利用BrainSpan項目（一個免費訪問的涵蓋人類整個壽命期間腦部基因表達的數(shù)據(jù)庫）找出了在腦皮層中起協(xié)調(diào)表達作用的基因組，與他們的發(fā)現(xiàn)相比較，確認了多個生理過程與人腦中大量的調(diào)控改變有關(guān)。

    論文第一作者斯蒂芬？瑞利說：“人腦被認為是一種極具創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)，而在構(gòu)造哺乳動物大腦皮層這樣一個古老的、極為重要的過程中，這么多調(diào)控因子好像扮演了同一個角色，還是令人吃驚的。利用已有工具鼓搗出新的結(jié)構(gòu)特征和功能，這通常是一種進化的標志。”

    下一步，努南和同事們打算把他們發(fā)現(xiàn)的某些調(diào)控改變引入到小鼠基因組中，研究這些改變的功能及其對小鼠腦發(fā)育的影響。