「睾丸是和大脑最像的人体器官」这一结论有什么实际意义？

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论文作者：大脑和睾丸比以前想象的更相似？

媒体A：睾丸是与大脑最相似的人体器官。

知乎：睾丸是和大脑最像的人体器官。

自媒体：男性大脑与睾丸存在惊人相似之处！男人果真靠下半身思考！

看来自媒体还是有点节操嘛，至少没有说「睾丸就是男人的第二大脑」。

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我们不妨分析一下原论文究竟说了什么[1]。

原标题：Brain and testis: more alike than previously thought?

人类的大脑和睾丸之间存在一定的相似之处，并非研究者的发明，而是40年以来都有相关的研究。

例如，2003年的研究表明，人类大脑和睾丸之间有相似的基因表达模式[2]。

2007年的研究表明，男人的智力与精子浓度、精子计数，以及精子活力具有呈正相关[3]。

总之，智力和精子质量具有相关性（注，这里并没有智力影响精子质量的结论）。

2012年的研究表明，睾丸功能失调也与大脑（神经功能障碍）具有明显的相关性[4]。

睾丸与大脑的共同特征，除了标题已经说明的大量共同蛋白质外，还有括细胞外渗过程的共同特征，以及受体和信号通路的相似性。

常见的蛋白质主要参与胞吐、组织发育和神经元/脑相关的生物过程。

正因为睾丸和大脑共用了最多的蛋白质，所以睾丸和大脑也共用了最多的基因（蛋白质的编码信息储存在基因中的）。

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看到这里，有一点生物学基础的人，可能会有一种错觉：难道男人真的是下半身思考的动物？

但其实，相关的蛋白质机制，与大脑与睾丸的主要功能没有多少直接关系。

大脑和睾丸的主要功能：

• 大脑：神经系统控制中心，接收来自感觉器官的信号，并将它们转化为多个生理部门的功能信息，负责语言的产生、记忆的储存以及思想和情感的阐述。
• 睾丸：产生配子(精子)，合成/分泌激素(主要是睾酮)。

那么，是什么造成大脑和睾丸在蛋白质机制上具有如此高的相似性的？

人类的大脑主要由两种细胞组成：

• 神经元
• 神经胶质细胞

我们知道，神经元是神经系统最基本的结构和功能单位，它们才是神经系统的灵魂。

但我们今天的主角却是神经胶质细胞，分为：

• 星形胶质细胞
• 少突胶质细胞
• 小胶质细胞
• 室管膜细胞

神经胶质细胞是干什么的呢？

• 它们的主要功能是连接和支持各种神经成分，以及分配营养、参与修复和吞噬的作用。

睾丸内的曲精小管，是精子产生的场所，里面主要有两种细胞：

• 生殖细胞
• 支持细胞

曲精细管之间还存在：

• 间质细胞

主要负责产生睾酮，促进相关的生理功能。

而此次的主角不是生殖细胞，而是支持细胞，配角间质细胞。

• 支持细胞的主要功能是为精子提供营养和保护。

总的来说，神经系统中的星形胶质细胞，以及睾丸中支持细胞，为神经元和生殖细胞的新陈代谢、生理、营养，以及发展和生存，都起到至关重要的作用。

一言以蔽之：它们相当于首席辅助。

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而人类大脑的认知功能，以及睾丸精子发生，都是一个十分消耗能量的过程。

为了给神经元和生殖细胞提供大量的能量，各大辅助自然就需要密切配合：

• 星形胶质细胞产生的乳糖会被传送给神经元，作为神经元突触活动的首选能源。
• 在睾丸中，支持细胞会把葡萄糖转化为乳酸，为精子发生提供能量。

除了能量代谢，神经元和精子都高度依赖微量元素硒，缺硒会增加神经毒性和精子发生受损的易感性。

除了高耗能外，大脑和睾丸还是高耗氧系统，特别容易受到氧化损伤。

与其他组织相比，大脑和睾丸氧化应激相关的基因(例如编码过氧化氢酶的基因)转录水平最低。

也正是因为这个原因，大脑和睾丸都有特定的血液组织屏障：

• 血脑屏障
• 血睾屏障

大脑和睾丸，还会产生丰富的多不饱和脂肪酸(PUFAs)，在器官功能和发育中起到重要作用。

大脑和睾丸，在内分泌和神经系统上的渊源：

在睾丸中分泌睾酮的间质细胞，本质上也属于一种神经内分泌细胞。

星形胶质细胞和少突胶质细胞的标记分子，也在间质细胞中被检测到。

精子发生的首席辅助支持细胞，也会表达一些神经元和胶质细胞的特异性蛋白。

神经丝蛋白的三种亚型（GFAP、GalC、CNPase），也同时存在于间质细胞和支持细胞之中。

细胞骨架、运动上的些相似性：

除此之外，在神经元极化、延伸、形状和神经传递过程，高度依赖马达蛋白。

而精子在有丝分裂、减数分裂过程中，马达蛋白也起到至关重要的作用。

总的来说，因为高耗能、高耗氧、同源性等等相似性，造成大脑和睾丸的辅助们，也具有高度的相似性。

当这些“辅助”出现了相似的问题，大脑和睾丸自然也就表现出了相似的缺陷。

研究人员，对15个人体组织中的33689个基因的表达，进行了大规模分析，发现大脑和睾丸具有364个共同表达的基因。

大脑和睾丸共同表达的蛋白质，共有13442种：

可以看出，睾丸表达的蛋白质种类，甚至比大脑多1000多种

其中具有高表达的蛋白质29种。

值得注意的是，高表达的蛋白质仅仅只占共用蛋白质的0.2%。

• 论文中并没有探讨相应的比例关系，以及进一步的阐述。
  这些高表达的蛋白质，有31%（换算一下，就是9种蛋白质）参与脑功能发育，同时参与睾丸发育的有7%（仅仅只有2种蛋白质）。

• 论文中用百分比阐述，看起来并不直白。
  暗含了这样的信息：参与大脑发育和功能的高表达的蛋白质只有9种，而参与睾丸发育和功能的高表达蛋白质仅仅只有2种。

和整个人体的高表达蛋白质相比，种类实在是太少了。

但无论怎么样，除了高表达蛋白质外，大脑和睾丸的确具有高比率的共用蛋白质。

所以同一蛋白的改变，才可能同时导致大脑和睾丸功能障碍。

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在人类中，还有60个与黑猩猩不同的蛋白质编码基因。

这些基因在大脑和睾丸中的高水平表达，与人类表型特征和认知能力有关。

除了辅助外，我们的主角，神经元和精子之间，其实也具有一定的相似性。

例如神经元可以激活其它神经元，而精子可以激活卵子。

神经信号传递以及受精过程都存在胞吐（突触传递，顶体反应），它们都具有高浓度多不饱和脂肪酸、神经元受体、兴奋细胞、Ca2 离子通道及相关信号功能，还有一些共同信号通路等等。

但值得注意的是，有一些相似性其实是比较牵强的。

最后，论文中还排除重复蛋白质，专门对神经元和精子中的蛋白质组进行了对比分析。

神经元的蛋白质组有13193个蛋白质，精子的蛋白质组有6653个蛋白质，二者共用5048个蛋白质。

相同蛋白质中，较高表达的有684种。

从对比也可以看出，神经元的蛋白组其实比生殖细胞丰富得多。

个人猜测，很有可能和胚胎早期神经系统和生殖系统发育的渊源有关。

论文中提到，大脑和睾丸在基因和蛋白质上的相似性，也并非人类所特有，而是广泛存在与包括啮齿类在内的其它哺乳动物中。

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最后分析一下，论文可能存在争议的部分：

虽然论文提到与其他人体器官相比，人类的大脑和睾丸拥有最多的共同蛋白质。但论文却没有给出，人体其它器官与大脑数据的对比。

人体生理功能的主角就是蛋白质，主要统筹控制的都是神经系统和内分泌系统，整个人体无论任何细胞、组织、器官的生理功能，必然会有一些相同的蛋白质参与。

一些生理环境更相近、或者同源性更高的组织器官，也自然具有更高比例的相同蛋白质。

论文并没有给出其它器官的数据对比，所以我们无法判断，与大脑居于首位差异和睾丸，和第二位差异器官的数据差异有多大。

例如，同样是相似性。

第一组数据是：90%、80%、70%、60%…

第二组数据是：90%、40%、30%、20%…

第一组表明，整个人体内具有相似的大环境，每一种组织器官的蛋白质共用比例都很高，具有最高相似性的器官并不十分特别。

第二组表明，人体内的大环境相似度有限，出现了高度相似的情况，大概率存在某些特殊的原因。

除此之外，论文研究者是把所有器官和大脑、睾丸对比，也没有对比其它器官之间的共性。

或许五脏之间的共性会远远大于大脑和睾丸（注：这里只是一个假设，没有依据），那么大脑和睾丸之间的这点共性，就不会显得很特别了。

除此之外，在人体大环境中，只要给这些器官的相似性排个序，那必然会出现某一个器官与大脑的相似性排在第一位。

我们假设这一次的主角不是睾丸，而是其它的某个器官，例如肾脏。

那么研究者也必然会去寻找各种共同特征，来探究相似性的原因。

最终经过自媒体传播之后，就会得出这样的结论：人类的脑子天生就是走肾的。

除此之外，按照这样的研究方法，女性也必然有某个器官和大脑具有最高的相似性，但我们并不知道这是哪个器官。

或许研究者知道，但研究者没说。至于为什么不说，不得而知。

这个器官和大脑的相似性与大脑和睾丸的相似性，又有多大的差异，更是不得而知。

当然，并不是否定研究者的成果，毕竟该研究在男性生殖、大脑功能的分子机制方面，还是很有启示意义的。

只是一些媒体大做文章之后，就完全变了一个味道。

大脑和睾丸碰撞出的火花，噱头味总是很足。

参考

1. ^Bárbara Matos, Stephen J. Publicover,Luis Filipe C.Castro, Pedro J. Esteves and Margarida Fardilha. 'Brain and testis: more alike than previously thought? 'Open Biology. 02 June 2021. doi:10.1098/rsob.200322
2. ^Guo J, Zhu P, Wu C, Yu L, Zhao S, Gu X. 2003In silico analysis indicates a similar gene expression pattern between human brain and testis. Cytogenet. Genome Res. 103, 58-62. (doi:10.1159/000076290) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar
3. ^Arden R, Gottfredson LS, Miller G, Pierce A. 2009Intelligence and semen quality are positively correlated. Intelligence 37, 277-282. (doi:10.1016/j.intell.2008.11.001) Crossref, ISI, Google Scholar
4. ^Fode M, Krogh-jespersen S, Brackett NL, Ohl DA, Lynne CM, Sønksen J. 2012Male sexual dysfunction and infertility associated with neurological disorders. Asian J. Androl. 14, 61-68. (doi:10.1038/aja.2011.70) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar