人类独有基因,可能是大脑慢慢长的原因

SRGAP2 在小胶质细胞中丰度接近神经元十倍,把两类细胞的发育节奏同步。
人类大脑区别于其他动物的地方,不完全在于多了什么,而在于发育得慢。人类神经元形成连接、成熟到位的时间以年计,小鼠以周计。这种拉长的时间表有个名字:幼态持续(neoteny)。
2026 年 8 月 31 日发表在 Neuron 上的一项研究,把这个"慢"的调控范围扩大了一类细胞。哥伦比亚大学 Zuckerman 研究所的团队发现,人类大脑里的免疫细胞——小胶质细胞(microglia)——成熟过程同样缓慢,而一个人类特有的基因可能同时控制着神经元和小胶质细胞两者的发育节奏。
一个被研究了十五年的基因
这个基因叫 SRGAP2。它是人类谱系中发生重复(duplication)的几十个基因之一,Polleux 实验室围绕它工作了十五年,目标是找出让人类大脑区别于其他动物的生物学特征。
此前的工作已经确立了一件事:人类特有的 SRGAP2 拷贝会增加神经元形成的突触数量,同时让这些突触成熟得非常慢。更多连接加上更长的成熟期,这两个特征在哺乳动物里都是人类神经元的独特之处,结果是形成更致密、更强的神经连接网络。
新研究的起点来自一个意外。第一作者 Carlos Diaz-Salazar 发现,人类特有的 SRGAP2 拷贝在小胶质细胞中的丰度接近神经元的十倍。
实验室 PI Franck Polleux 回忆当时的反应:那么问题就变成了,这个基因在小胶质细胞里为什么这么活跃?
图1:从神经元到免疫细胞,同一基因的作用范围被扩展
小胶质细胞不只是清道夫
小胶质细胞是脑内数量最多的免疫细胞,占脑细胞的 5% 到 10%。过去二十年里,科学界对它们的认识发生了一次转变:除了对抗感染和参与损伤修复,它们还参与搭建发育中的大脑。
在发育阶段,小胶质细胞会影响神经元保留哪些突触、清除哪些突触,也能调节突触的响应强度,从而精细调整神经环路内的通讯。这个"修剪"过程决定了最终的环路结构。
实验显示,人类特有的 SRGAP2 拷贝显著延缓人类小胶质细胞的发育。人类小胶质细胞成熟需要大约 4 到 8 年,而小鼠的小胶质细胞约 3 周就成熟了。
图2:小胶质细胞的成熟跨度,与神经元处在同一个时间尺度上
同步这件事为什么重要
小胶质细胞负责修剪突触,神经元负责形成突触。如果前者在几周内就完全成熟、开始大规模修剪,而后者还在缓慢铺设连接,两者的时间线就对不上。Diaz-Salazar 的解释是:SRGAP2 帮助控制神经元的发育节奏,自然选择也让它去控制对神经元发育至关重要的一类细胞的发育,使两者在发育过程中保持同步。
研究团队接下来的问题是,这个基因具体如何在这些细胞以及大脑其他部分促进幼态持续。Polleux 说明了这项工作的落点:我们希望理解构成人类大脑的所有要素,从演化的角度理解是什么让我们独特。由于科学家最近发现小胶质细胞与神经发育障碍和神经退行性疾病有关,这些发现让我们离"人类小胶质细胞在脑疾病中到底特别在哪里"更近一步。
Diaz-Salazar 目前在巴塞罗那 Hospital del Mar 医学研究所工作。
还没有回答的部分
这项研究确立了相关性:SRGAP2 人类特异拷贝在小胶质细胞中高表达,且与该细胞的缓慢成熟相伴。但"基因如何推动幼态持续"的具体机制仍待阐明,同一基因在不同脑区、不同细胞类型中的作用是否一致也不清楚。
另一个悬而未决的问题是因果链条的完整形态:小胶质细胞成熟变慢,究竟是让神经环路获得了额外的可塑期,还是仅仅是神经元慢发育的一个伴随结果。回答这个问题需要在人类细胞与动物模型之间做更细的时序对照。
来源:Scientists find a human-only gene that may help explain our brainpower(Columbia's Zuckerman Institute / Neuron, 2026-08-31)
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