文章核心观点 - 人类大脑新皮层的扩张和神经元连接复杂性的增加是人类区别于近亲大猩猩的关键表型特征，而人类特有的重复序列基因（片段重复）对此进化过程有重要贡献 [1] - 一项发表于《细胞》杂志的最新研究利用完整无间隙的人类基因组序列T2T-CHM13，鉴定出数百个人类特有的重复基因，并发现其中GPR89B和FRMPD2B两个基因分别通过剂量依赖性机制和改变突触信号转导，推动了人类大脑体积扩张和神经连接复杂性的增加 [2][3][7] 人类大脑进化与基因组研究背景 - 人类与近亲大猩猩的关键差异在于大脑新皮层的扩张及神经元连接复杂性的增加，这支撑了阅读、语言等高级认知能力 [1] - 此前研究已发现FOXP2基因和人类加速进化区域（HAR）等与大脑相关的单核苷酸突变，但大多数顶级候选基因是由片段重复造成的 [1] - 片段重复是指长度大于1千碱基对、序列相似性超过90%的DNA大片段，约占人类基因组的8%，它们能产生新基因，在物种间遗传差异中的作用比单核苷酸突变更大，对神经特征形成十分重要，但由于基因组组装错误，其功能大多未被表征 [1] 关键技术突破：完整基因组测序 - 2022年，端粒到端粒联盟（T2T）利用长读长DNA测序技术，破解了人类基因组中未被测序的8%的片段重复区域，组装出完整无间隙的人类基因组序列T2T-CHM13，填补了端粒、着丝粒等关键区域空白，并纠正了数千个结构错误 [5] 最新研究成果概要 - 研究利用T2T-CHM13基因组，鉴定出213个人类特有的基因家族，并在所有受测试的现代人类基因组和大脑转录组中发现了362个旁系同源基因，这些是塑造人类普遍大脑特征的首要候选基因 [6] - 通过对数百名现代人类进行长读长DNA测序，研究团队选择了一组同源基因子集进行深入分析 [6] 核心实验发现与机制 - 为探究基因在大脑发育中的作用，研究团队在斑马鱼模型中敲除了9个直系同源基因，并引入编码旁系同源基因的mRNA，构建了人源化斑马鱼幼鱼模型 [7] - 该模型实验结果表明，两个人类特有基因对大脑标志性特征有贡献：GPR89B基因通过剂量依赖性机制推动大脑体积扩张；FRMPD2B基因则通过改变突触信号转导来调控神经连接复杂性 [3][7] 研究的具体数据结论 - 在T2T-CHM13基因组中鉴定出1002个人类重复的旁系同源基因 [10] - 148个基因家族可能是人类大脑进化的驱动因素 [10] - 某些旁系同源基因表现出显著的选择特征，其中包括T细胞标志物CD8B [10] - 斑马鱼模型证实人类特有的GPR89B和FRMPD2B基因影响大脑表型 [10]