研究發現：古病毒殘留或拉開人與黑猩猩大腦差距

引言：人和黑猩猩的蛋白編碼基因，96%以上是相同的。人腦的體積卻約爲黑猩猩的三倍。

2026年10月23日，瑞典隆德大學研究團隊在《科學進展》上提出一種解釋：黑猩猩基因組裏的一段古病毒殘留，關掉了一個參與早期大腦發育的基因；而在人類基因組中，同一個基因至今保持活躍。

他們用人和黑猩猩的幹細胞分別培育神經類器官，再用基因編輯把黑猩猩細胞裏那段病毒剪掉。被關掉的基因重新開始轉錄。

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一、人與黑猩猩

約幾百萬年前，人與黑猩猩的共同祖先分成兩支。

此後兩條支系各自演化，大腦走上了不同的路。

既然人和黑猩猩的蛋白編碼序列相似度這麼高，大腦的體積、結構與認知能力爲何會拉開如此差距？

答案直指非編碼區。

這部分序列不編碼蛋白，負責決定基因在什麼時間、什麼細胞裏被打開。

內源逆轉錄病毒是其中一大類。這類序列來自遠古的病毒感染：病毒把自身遺傳物質插進宿主生殖細胞的基因組，隨繁殖代代相傳。

它們早已不再具備感染能力，但序列作爲遺蹟留在了基因組裏。人和黑猩猩的基因組中，這類殘骸各佔至少8%。

留下的序列也不全是無用的填充。有的還帶着啓動子和增強子的片段，能影響附近基因表達；它們同時也是DNA甲基化容易發生的地方。

這些殘骸既能充當附近基因的開關，也能把它們封死。物種之間調控網絡的差異，有一部分正來自它們插入的位置與數量。

二、黑猩猩基因組裏的158處古病毒殘骸

這類病毒叫「PTERV1」，全稱是黑猩猩內源逆轉錄病毒1型。

它的殘骸出現在黑猩猩、倭黑猩猩和大猩猩的基因組裏，人類基因組裏沒有發現。

它進入這些基因組的時間，根據論文說法，共劃出了兩個區間：

約500萬到700萬年前，PTERV1感染了非洲猿的共同祖先；大規模擴增則發生在150萬到500萬年前。

人類這一支之所以沒有這些插入，論文引用此前的研究解釋這一點：人源「TRIM5α」蛋白能阻止PTERV1感染人的細胞。

研究團隊用RetroTector軟件掃描黑猩猩參考基因組，共找到158處PTERV1插入。

這些插入的長度在2到14kb之間，平均7.5kb。以數量計，PTERV1是黑猩猩基因組裏最豐富的內源逆轉錄病毒家族之一。

插入位點分佈並不集中：一部分在基因之間，一部分在基因內部。

其中一處位於第19號染色體，進入了「LINC00662」的第一內含子裏。

這處插入只出現在黑猩猩和倭黑猩猩的基因組中，發生在人與黑猩猩分開之後、黑猩猩與倭黑猩猩分開之前。

三、封存機制

細胞不會放任這些外來序列留在基因組裏。靈長類演化出了一套專門的封存機制。

執行封存的是KRAB-ZNF家族，這是靈長類基因組裏數量最多的一類轉錄因子。

它們識別病毒殘骸，招募TRIM28，在插入位點建起一道屏障。

這道屏障就是異染色質。

異染色質上會積累DNA甲基化；甲基化不改動序列本身，只決定這段DNA能否被轉錄讀出。

黑猩猩的158處PTERV1插入，在誘導多能幹細胞和神經類器官中幾乎全部被甲基化覆蓋。這一現象被生動描述爲：每一處都形成一個黑猩猩特有的局部異染色質小區。

封條不止作用在病毒身上，甲基化會向兩側擴散，落到相鄰的調控序列上。

前面提到的在LINC00662第一內含子的插入，長達6915個核苷酸，方向與該基因相反。

人源基因組中，同一段DNA則是另一番情形。

人神經前體細胞裏，LINC00662啓動子的甲基化程度很低，還帶着活躍轉錄的H3K4me3修飾。

黑猩猩細胞裏，對應的啓動子上找不到這個修飾，取而代之的是DNA甲基化。也就是說鄰近的病毒封條，把啓動子一併封住了。

至於插入如何壓制啓動子，研究給出的解釋是甲基化擴散；至於更精確的分子過程，仍需進一步研究。

四、重新開口

爲了因果驗證，研究團隊用CRISPR-Cas9把黑猩猩細胞裏那處PTERV1整段切除。

切除之後，LINC00662重新開始轉錄。基因序列本身沒有被改動，被改動的是它旁邊多出來的那段病毒。

類器官的對比結果與之一致：

LINC00662在人源類器官中表達活躍，在黑猩猩類器官裏幾乎檢測不到。

神經類器官是幹細胞自組織形成的三維細胞團，能重現早期腦發育的一部分特徵。它不是完整的腦，沒有皮層分層，也不具備行爲能力。

人源細胞裏，這個基因的表達有一個明確的時間窗。在人類胎兒前腦樣本中，LINC00662在孕7周和11周都能檢出。

把不同孕期的樣本按時序排列，表達峯值出現在孕10到12周，此後隨發育逐漸下調，到成年腦中已處於很低水平。

研究團隊還比對了其他靈長類：比如紅毛猩猩在這一位點是另一種轉座子插入；大猩猩和獼猴的基因組中，包含LINC00662的約300kb區段整個缺失。

一個有功能的LINC00662轉錄單元，目前只在人類基因組中存在。

大猩猩和獼猴直接缺失這一區段，黑猩猩則有基因卻沒有活性，因爲它們都沒有這條RNA。

五、補償反應

LINC00662轉錄出的RNA主要分佈在細胞質中。

它是一條長鏈非編碼RNA，不負責把基因翻譯成蛋白。

研究團隊用質譜鑑定與它結合的蛋白，結果大多是細胞骨架與神經突相關蛋白，包括FLNA、MYH10和NESTIN。

這些蛋白在細胞內的定位受它調控。把LINC00662關閉之後，三種蛋白在細胞質中的比例都升高；論文據此判斷，這條RNA在胞質中會讓它們變得不穩定。

類器官層面同樣觀察到：關閉LINC00662的人源類器官培養到第30天，一批與神經元成熟、軸突和樹突形成相關的基因表達發生改變。

但變化的方向並不一致，單細胞測序顯示，若干與神經突延伸相關的轉錄程序在未成熟神經元中反而上調。

研究把這歸爲一種可能的補償反應，團隊尚未完全理解其中的機制。

類器官只模擬了早期發育的片段，培養皿裏沒有完整的皮層；用體外模型完整刻畫一條人類特異的非編碼RNA，這很困難。

受PTERV1插入影響的基因不止LINC00662，GABRB1同樣出現在差異表達名單上——它編碼GABA受體的一個亞基，參與突觸傳遞。

綜上得出結論，這段插入參與了人與黑猩猩大腦發育中的轉錄分化，不過並不代表說病毒直接導致人腦變大。

論文末尾提供了一個正在發生的參照：考拉逆轉錄病毒「KoRV-A」正在野生考拉種羣中橫向傳播，同時整合進生殖細胞，成爲可以遺傳的基因組成分。

這種整合的代價已經顯現，它推高了野生考拉的疾病負擔，包括癌症。

六、總結一下

人與黑猩猩的蛋白編碼基因高度相近，大腦的懸殊並不來自編碼序列本身，而是基因表達的調控方式。

黑猩猩基因組中保留着遠古逆轉錄病毒插入後留下的殘骸。細胞以DNA甲基化將這些病毒元件沉默鎖死；在其中一個位點，抑制效應順着鄰近序列蔓延，把旁邊的長鏈非編碼RNA基因LINC00662一併壓制關閉。人類基因組中並不存在這一段插入，LINC00662未受牽連，得以保持活躍。實驗中，研究人員切除這段病毒序列後，原本被壓制的基因重新開啓表達，印證了沉默正是由該古病毒元件帶來的。

而這條由古病毒元件介導的調控通路，也僅僅是人猿大腦分化漫長鏈條中的一環。

本期話題：人類從何而來。

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本期參考文獻：

[1] Gerdes P, Karlsson O, Garza R, et al. Retroviral insertions contributed to the divergence of human and chimpanzee brains. Science Advances, 2026, 12(43): eaeg5791.

[2] 瑞典隆德大學新聞公報（2026年10月23日），報道該團隊在《科學進展》發表的研究

[3] 新華社：古病毒殘留可能拉開人與黑猩猩大腦差距，2026年10月27日