牛津《自然》研究：5億年前基因「意外」複製，造就人類複雜大腦

可能你會覺得，人類複雜嘅大腦結構，係靠億萬年嚟一點一滴嘅基因突變慢慢累積而成。但牛津大學最新喺《自然》期刊發表嘅研究，就畀咗一個相當震撼嘅答案：我哋之所以有大腦今日咁嘅規模同複雜性，要多得遠古祖先嘅兩次「基因意外大爆炸」。

呢項喺2026年6月10日發表嘅研究發現，大約喺5.2億同5億年前發生嘅兩次全基因組複製（WGD）事件，先至係驅動所有脊椎動物（包括人類）腦細胞多樣性嘅終極關鍵推手。研究團隊通過分析人類、老鼠、蜥蜴、八目鰻（一種原始魚類），以及文昌魚（同脊椎動物親緣關係最近嘅無脊椎動物）嘅單細胞轉錄組數據，終於解決咗學界一個爭論咗好耐嘅問題：究竟腦細胞類型嘅爆炸性增長，係源於呢啲罕見嘅全基因組複製，定係靠大量微不足道嘅小規模基因複製？

破解百年腦細胞多樣性之謎

研究嘅核心發現非常明確：由全基因組複製事件中保留落嚟嘅基因對，被稱為「Ohnologues」（源自已故遺傳學家大野乾嘅名字），佢哋唔成比例咁集中出現喺唔同腦細胞類型嘅標記基因入面，所扮演嘅角色，遠遠比由其他路徑複製出嚟嘅基因重要。換句話講，大自然唔係靠「小修小補」去砌出一個複雜嘅大腦，而係靠「一次過複製晒成個工具箱」，再從中拎出合適嘅工具進行改裝。

基因功能嘅「分餅仔」策略

咁多咗出嚟嘅基因究竟做咗啲乜？研究發現，佢哋大多唔係用嚟創造全新嘅功能，而係採用咗一種「分餅仔」嘅策略——將祖先基因原本嘅多個角色，分配畀唔同嘅複製版本負責（呢個過程叫「亞功能化」），並受到「劑量選擇」嘅影響，令到原本通用嘅祖先細胞類型，慢慢分裂成更加專門化嘅新細胞。

一個好好嘅例子就係文昌魚。喺文昌魚呢種無脊椎近親入面，一啲關鍵嘅調控基因係「周身刀」咁活躍喺好多種細胞入面；但係喺脊椎動物，呢啲基因嘅複製版本就各自被派駐到唔同嘅細胞類型入面，幫助建立每種細胞獨特嘅身份。

「意外」造就嘅傳奇，影響延續數億年

研究嘅高級作者、牛津大學嘅 Sebastian Shimeld 教授 總結得好好：「我哋嘅發現揭示咗，兩次基因複製事件，係令複雜大腦得以演化嘅基礎。透過複製基因組入面每一個基因，大自然獲得了可以用嚟建造新類型腦細胞嘅原材料。」

合著者 Peter Holland 教授 亦補充話：「新嘅腦細胞需要新嘅基因。而且唔係乜嘢基因都得——呢啲正正係喺第一條魚游入大海之前，由DNA意外複製而產生嘅額外基因。」

呢項研究仲指出，即使去到近期先演化出嚟嘅腦部結構（例如小腦），Ohnologues 基因依然繼續用嚟定義新嘅細胞類型。呢個現象證明，呢兩次遠古嘅基因複製事件，系統性咁加強咗脊椎動物腦細胞類型嘅演化潛力，而且呢股影響力足足持續咗數億年，直到今時今日。

所以，下次當你思考緊一個複雜問題嘅時候，可以諗吓，呢一切可能要追溯到5億年前，喺你嘅遠古祖先身上發生嘅一次「基因複製意外」。