所有鲸鱼和海豚都进化自一种生活在大约 5300 万到 5600 万年前、拥有细长有蹄脚的鹿状动物。随着时间的推移，这些祖先生物变得更加流线型，它们的尾巴变宽成尾鳍。它们失去了后肢，前肢变成了鳍状肢。并且它们变得更聪明。如今，鲸鱼和海豚——统称为鲸目动物——是哺乳动物中最聪明的动物之一，其智力可与我们自己的灵长类近亲相媲美。现在，南京师范大学的许世霞发现，一种名为 ASPM 的基因似乎在鲸目动物大脑进化中发挥了重要作用。该基因在历史上两个时期显示出明显的适应性变化迹象，当时一些鲸目动物的大脑体积急剧增大。但 ASPM 也与哺乳动物进化树另一分支——我们自己的大脑进化增大有关。它经历了类似爆发式的加速进化，尤其是在我们与黑猩猩分化后的人类祖先中。看来，智力超群的动物界两大类群——灵长类动物和鲸目动物——都可能归因于同一基因的变化才拥有了我们膨胀的大脑。“这是一个重要的结果，”韦恩州立大学研究鲸鱼基因进化的迈克尔·麦高恩 (Michael McGowen) 说。“ASPM 的研究清楚地表明了适应性进化，并增加了分子层面上灵长类动物和鲸目动物之间趋同进化的证据。”几十年来，我们一直知道灵长类动物和鲸目动物的智力相似性根深蒂固。首先，两类群都有大脑异常大的成员。我们人类的大脑尺寸是我们体型应有尺寸的 7 倍。黑猩猩和一些猴子是 2-3 倍，一些海豚是 4-5 倍。在过去十年中，科学家们发现了七个与灵长类动物大脑尺寸相关的基因。它们被称为 MCPH1 至 MCPH7（ASPM 是其中的第五个）。这些基因的缺陷可能导致小头畸形——一种发育障碍，其特征是脑部发育极小，影响智力。麦高恩已经证明，与人类不同，MCPH1 与鲸目动物的大脑尺寸并不完全相关。许世霞想看看 ASPM 是否会更有趣。他测序了十四种鲸目动物的基因，从宽吻海豚到小须鲸。然后，他将这些基因与另外 18 种哺乳动物的已知序列进行了比较，其中包括几种灵长类动物和河马（鲸目动物最接近的现存近亲）。许世霞发现 ASPM 经历了两个强烈的正向选择时期——即基因的有益新版本在种群中传播的时期。第一个时期与齿鲸（如抹香鲸和海豚）从须鲸（如蓝鲸、长须鲸和座头鲸）中分化出来的时间相吻合。它们的大脑变大了。第二个时期标志着齿鲸分化为海豚总科（包括所有远洋海豚和鼠海豚）以及其他所有鲸类。海豚总科原本就大的大脑变得更大。许世霞还在灵长类动物的 ASPM 基因中发现了正向选择的迹象，但在其他任何哺乳动物群体中都没有。在它们的进化历程中，这两类群一定经历了一些进化压力，意味着大脑袋突然变得有利。我们只能推测这些压力可能是什么。对于鲸目动物，齿鲸进化出了回声定位能力来导航，可能需要更大的大脑来处理所有回声返回的信息。海豚总科可能得益于生活在大型、复杂的社会群体中的智力需求，才拥有了更大的大脑。（这两种假说已经存在一段时间了，许世霞的 ASPM 发现并没有提供确凿的证据。）ASPM 到底做什么？该基因在神经母细胞（最终分裂成神经元的胚胎细胞）中被激活。它有助于在分裂的细胞中创建结构，将全套 DNA 传递给每个子细胞。如果 ASPM 不能正常工作，神经母细胞就不能均匀分裂，大脑就会变小。目前还不清楚反向发生的情况——ASPM 的变化如何导致大脑增大，但现在已经清楚，这种情况至少在两个哺乳动物群体中发生过。许世霞发现某些突变与齿鲸大脑增大有关，而其他突变与海豚总科大脑增大有关。这些突变的作用是什么，没人能说清，需要大量实验工作才能揭示。不过，这里有一个关键的要点：它们与你在灵长类动物中看到的改变不同。同一个基因可能使这两个群体的头脑都变得更大，但方式不同。毫无疑问，其他基因也参与其中。（最后，这里可能是我最喜欢的趋同进化的例子，也涉及到鲸目动物。齿鲸和一些蝙蝠都使用回声定位，它们的能力取决于同一基因——Prestin——的相同改变。这项发现是由两个独立的研究小组同时完成的，一个由杨刘 (Yang Liu) 领导，另一个由李英 (Ying Li) 领导！）**参考文献：**Xu, Chen, Cheng, Yang, Zhou, Xu, Zhou & Yang. 2012. Positive selection at ASPM gene coincides with brain size enlargements in cetaceans. Proc Roy Soc B.**照片：**海豚 (NOAA 提供)**更多关于大脑趋同进化：**
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