中科院揭示大脑褶皱演化新机制：古老基因“音量”决定认知复杂度

【区角快讯】10月15日，中国科学院昆明动物研究所石磊研究团队在《自然·遗传学》期刊发表突破性成果，首次从分子层面阐释了人类大脑表面密集沟回（俗称“核桃纹”）的形成机理。长期以来，学界普遍假设大脑复杂度的提升依赖于进化过程中产生的全新专属基因，且小鼠等啮齿类动物大脑光滑，而灵长类及人类则布满褶皱。然而，该团队通过对比小鼠、树鼩、狨猴、猕猴及人类胚胎大脑，锁定了一个名为CCNB1IP1的古老保守基因——其出现时间远早于灵长类分化，广泛存在于各物种体内。研究发现，该基因的表达强度与大脑褶皱程度呈正相关阶梯式上升：大脑光滑的狨猴表达量极低，有褶皱的猕猴显著升高，而人类大脑中该基因活性达到峰值。进一步机制解析显示，并非基因有无的问题，而是周边调控元件变化拉高了其表达“音量”。该高表达基因通过降解转录因子E2F1，调整神经细胞分裂节奏并促进祖细胞增殖，从而扩大皮层面积并形成褶皱。为验证这一假说，研究人员将小鼠体内该基因表达水平上调至人类同等状态，结果原本无褶皱的小鼠大脑皮层生长出类似灵长类的褶皱结构，且其学习与记忆能力获得实质性增强。这项发现颠覆了传统认知，证明古老基因通过调节自身表达同样能驱动大脑向高复杂度演化，并为理解神经发育疾病提供了关键视角。值得注意的是，这种基于表达调控而非全新基因创造的演化路径，揭示了生物复杂性积累的另一种高效策略。