与自闭症相关的基因在人类中迅速进化，塑造了独特的大脑发育和语言能力。这种遗传权衡可能助长了神经多样性和复杂人类思想的兴起。（图源：Shutterstock）

我们为何如此独特，又为何如此脆弱？

一项牛津大学出版社发表于《分子生物学与进化》的研究首次揭示：

人类大脑中最常见的神经元类型在进化过程中经历了“加速演化”，而这可能正是自闭症在人类中高发的原因。

这项研究不仅提出了一条神经元进化的普遍规律，更指向一个令人深思的假设：自闭症，可能是人类智慧进化过程中的“副产品”。

01

一项颠覆性的进化规律：

越常见的细胞，进化越慢

你是否想过，为什么有些细胞类型在亿万年的进化中几乎不变，而另一些却在不同物种间差异巨大？

研究团队从“基因与细胞类型”的类比中获得了灵感。他们发现，正如高表达量的蛋白质进化更慢一样，大脑中数量越多的神经元类型，其基因表达在物种间也越保守。

研究人员分析了来自六种哺乳动物（包括人类、黑猩猩、大猩猩、猕猴、狨猴和小鼠）的超过100万个神经元的单细胞核RNA测序数据，涵盖大脑的三个区域：颞中回、前额叶皮层和初级运动皮层。

结果惊人地一致：神经元数量越多，其基因表达在物种间的差异越小。这意味着，常见的神经元类型在进化中受到更强的“约束”，因为它们一旦发生改变，对生物体的影响更大，自然选择会更严格地筛选。

02

人类独有的“加速神经元”：L2/3 IT

基于上述规律，研究人员开始寻找那些“不守规矩”的细胞类型——即在人类谱系中进化速度异常快的神经元。

他们发现，大脑皮层中最常见的兴奋性神经元——第2/3层内颞叶神经元，在人类谱系中进化速度远超预期。与黑猩猩相比，人类这一神经元类型的基因表达差异显著增大，而在黑猩猩谱系中则未出现类似加速。

更关键的是，这种加速并非由于“约束放松”，而是正向自然选择的结果。研究人员发现，这些神经元在人类个体之间的表达变异反而很小，说明其表达水平被精确调控，而非随机漂变。

03

自闭症基因在人类大脑中系统性“下调”

最令人震惊的发现接踵而至。

研究人员比较了人类与黑猩猩在L2/3 IT神经元中的基因表达差异，并特别关注了与自闭症密切相关的基因。他们发现：

233个高置信度自闭症相关基因在人类L2/3 IT神经元中显著倾向于表达下调。这一趋势在人类谱系中特异性出现，且在其他神经元类型中也存在，但在L2/3 IT神经元中最显著。

使用人-猩猩杂交皮质类器官模型进一步证实：这些基因在人类等位基因上的表达显著低于黑猩猩等位基因，强烈支持顺式调控变化是由自然选择驱动。

为什么自然选择会推动降低自闭症相关基因的表达？

研究人员提出两种可能解释：

1. 直接优势假说
   
   
2. 这些基因的下调可能直接促进了某些人类特有认知能力的发展，例如语言能力或儿童期大脑发育的延迟，使得大脑有更长时间进行复杂布线。
3. 
   
4. 补偿性调整假说
   
   
5. 人类大脑的急剧扩张或其他变化可能导致神经回路失衡，而下调这些基因是一种“补偿”，以维持兴奋-抑制平衡。

不论原因为何，结果都是：人类大脑在获得独特认知能力的同时，也对自闭症相关扰动更加敏感。

04

从基因到表型：以DLG4基因为例

研究人员以自闭症相关基因DLG4为例，直观展示了这一机制。

• DLG4编码突触关键蛋白PSD-95，单倍剂量不足即可导致自闭症
• 人类大脑中DLG4的表达水平仅为黑猩猩的 40%
• 相应地，人类突触后密度中PSD-95的蛋白含量也显著低于猕猴和小鼠
• 
  

这意味着：人类已经站在一个更接近“自闭症阈值”的基线表达水平上，只需较小的遗传或环境扰动就可能跨越阈值，表现出自闭症特征。

05

写在最后

这项研究首次提供了直接证据，表明自然选择对人类特有特征的塑造，同时也增加了某些神经发育障碍的风险。

“我们的结果表明，使人类大脑独特的遗传变化，同时也让人类更加神经多样，”论文第一作者Alexander L. Starr表示。

这项研究不仅揭示了一条支配神经元进化的基本规律，更让我们重新思考“健康”与“疾病”的边界。

或许，自闭症并非单纯的“障碍”，而是人类独特认知能力进化过程中难以避免的代价。理解这一进化遗产，不仅有助于我们认识自己，也为未来更好地理解和支持神经多样性群体提供了全新视角。

<参考文献>
Starr, A. L., & Fraser, H. B. (2025). A General Principle of Neuronal Evolution Reveals a Human-Accelerated Neuron Type Potentially Underlying the High Prevalence of Autism in Humans. Molecular Biology and Evolution, 42(9), msaf189.